Креатинкиназа — фермент энергетического обмена¶
Креатинкиназа (КФ 2.7.3.2, англ. creatine kinase, CK) — фермент класса трансфераз, катализирующий обратимую фосфорилирующую реакцию между АТФ и креатином с образованием адениннуклеотидфосфата (АДФ) и фосфокреатина. Креатинкиназа относится к числу ключевых ферментов энергетического обмена в клетках с высокими и нерегулярными потребностями в АТФ — прежде всего в мышечной, нервной и сердечной ткани. Фермент имеет высокую диагностическую значимость: активность креатинкиназы в сыворотке крови является одним из основных биомаркеров повреждения мышц и миокарда.
¶Структура и изоферменные формы
Креатинкиназа представляет собой гомодимер, состоящий из двух субъединиц — M (мышечной, muscle) и B (мозговой, brain). Сочетание субъединиц определяет три основных изоферменные формы фермента:
| Изоформа | Состав | Основная локализация |
|---|---|---|
| CK-MM | M+M | Скелетные мышцы, миокард |
| CK-MB | M+B | Миокард (в меньшей степени — скелетные мышцы) |
| CK-BB | B+B | Головной мозг, гладкая мускулатура, почки |
Помимо этих форм, в митохондриях клеток существует митохондриальная креатинкиназа (мито-КК), участвующая в переносе фосфата от митохондриального креатинфосфата к цитозольному АДФ.
В скелетных мышцах человека преобладает изоформа CK-MM (около 95–98 % общей активности), в миокарде — CK-MB (около 25–35 %), в головном мозге — CK-BB. Уровень CK-MB в сыворотке крови здорового человека невысок, что делает его относительно специфичным маркером повреждения сердечной мышцы.
¶Биохимическая реакция
Креатинкиназа катализирует реакцию:
Креатин + АТФ ⇌ Фосфокреатин + АДФ
Обратимая реакция имеет важное энергетическое значение. При избытке АТФ (в покое, восстановительном периоде) фермент синтезирует фосфокреатин — энергетический «буфер» и резервный источник фосфатных групп. При резком повышении потребности в АТФ (сокращение мышцы, нейронная активность) реакция смещается в обратную сторону: фосфокреатин быстро восстанавливает АДФ до АТФ, обеспечивая клетку энергией в течение первых секунд интенсивной работы.
Креатинкиназа работает в комплексе с миозиновой АТФазой и аденозинтрифосфатазой миокарда, образуя так называемый «креатинфосфатный контур» — систему переноса фосфатных групп от митохондрий к местам потребления энергии.
¶Клиническое значение
¶Инфаркт миокарда
Активность креатинкиназы в сыворотке крови начинает повышаться через 4–8 часов после повреждения миокарда, достигает максимума через 12–24 часа и возвращается к норме через 3–5 суток. Повышение общей КК с одновременным ростом фракции CK-MB (содержание CK-MB в процентах от общей активности — «MB-фракция» или «индекс КК-МВ») считается одним из классических лабораторных признаков инфаркта миокарда.
В настоящее время в диагностике острого коронарного синдрома более широко используются кардиоспецифичные маркеры — тропонины I и T, однако определение КК и КК-МВ сохраняет значение, особенно при повторных исследованиях и в учреждениях с ограниченными лабораторными возможностями.
¶Заболевания скелетных мышц
Повышение активности КК (преимущественно изоформы CK-MM) наблюдается при:
- миопатиях и мышечных дистрофиях (в том числе при миодистрофии Дюшенна — уровень может превышать норму в 10–100 раз);
- полимиозите и дерматомиозите;
- травмах и разрывах мышц;
- интенсивной физической нагрузке;
- злокачественной гипертермии;
- гипотиреозе;
- приёме некоторых лекарственных средств (статины, фибраты, ингибиторы протеазы).
¶Повреждение головного мозга
Повышение CK-BB в крови и цереброспинальной жидкости отмечается при черепно-мозговых травмах, инсультах и других повреждениях центральной нервной системы, хотя в клинической практике этот маркер используется реже.
¶Методы определения
Активность креатинкиназы в сыворотке крови определяют кинетическим фотометрическим методом по скорости восстановления НАДН в реакции, катализируемой гексокиназой и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой. Единицы измерения — Ед/л (U/L). Референсные значения зависят от пола, возраста и мышечной массы: у взрослых мужчин норма составляет около 20–200 Ед/л, у женщин — 15–150 Ед/л. У лиц с высокой мышечной массой и у спортсменов базовый уровень КК может быть физиологически повышен.
¶Историческая справка
Фермент был открыт в 1934 году немецким биохимиком Фридрихом Лохманом, который назвал его «фосфагенкиназой». Термин «креатинкиназа» вошёл в употребление позднее. Изоферменный анализ КК разработан в 1960-х годах, а диагностическое значение КК-МВ при инфаркте миокарда обосновано в 1970-е годы.
¶Источники
- Лабораторная диагностика: руководство / под ред. А. И. Карпова. — М.: ГЭОТАР-Медиа.
- Биохимия человека / под ред. А. М. Уголева. — СПб.: Питер.
- Nelson D. L., Cox M. M. Lehninger Principles of Biochemistry.
- Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics.