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)

Креатинкиназа (креатинфосфокиназа) — это фермент, который участвует в энергетическом обмене, протекающем в скелетных мышцах, сердце, головном мозге и других тканях.

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.

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:

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

  1. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности.- Киев: Олимпийская литература, 2000.- 504 с.
  2. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.

С уважением, А.В. Самсонова

Похожие записи:


Классификация типов конституции человека М.В. Черноруцкого
Рассмотрена классификация типов конституции человека, разработанная выдающимся терапевтом М.В. Черноруцким в 1925 году. Классификация типов конституции человека М.В.

Применение изометрических упражнений в тренировочном процессе спортсменов
Приведены две формы для проведения анкетного опроса тренеров и спортсменов относительно применения изометрических упражнений в тренировочном процессе спортсменов.

Классификация типов телосложения Клода Сиго
Дано описание четырех типов конституции человека (респираторного, дигестивного, мускульного (мускулярного) и церебрального) согласно классификации французского врача Клода Сиго.

Миомейкер: Мембранный активатор слияния миобластов и образования мышц
Ученые установили, что для образования мышечных волокон необходимо слияние клеток-предшественников, которые называются миобластами. Эти клетки имеют только…

Определение соматотипа по Р.Н. Дорохову
Описано определение соматотипа по Р.Н. Дорохову. В основу классификации положены: длина и масса тела, компоненты массы тела, продольные…

Повреждение и регенерация мышц. Эксперименты А.Н. Студицкого
Описаны эксперименты на животных, по повреждению и регенерации скелетных мышц. В этих экспериментах была показана высокая пластичность…