Contact

Daria Pašalić
Editor-in-Chief
Department of Medical Chemistry, Biochemistry and Clinical Chemistry
Zagreb University School of Medicine
Šalata ul 2.
10 000 Zagreb, Croatia
Phone +385 (1) 4590 205; +385 (1) 4566 940
E-mail: dariapasalic [at] gmail [dot] com

Useful links

Kratki pregled:

Ivana Čepelak1, Dubravka Čvorišćec2. Zašto treba prepoznati makroenzime? Biochemia Medica 2007;17(1):52-9.
1Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb
2Klinički zavod za laboratorijsku dijagnostiku, Klinički bolnički centarZagreb“, Zagreb
 
Corresponding author: icepelak [at] yahoo [dot] com
 
Sažetak
 
Makroenzimi su kompleksi normalnih enzima ili izoenzima nastalih vlastitom polimerizacijom, najčešće povezivanjem s imunoglobulinima, zatim nekim lipoproteinima, proteinima ili fragmentima staničnih membrana. U pravilu su veće molekularne mase i dužeg poluživota u sistemskoj cirkulaciji. Pojava makroenzima u serumu može se odraziti na analitički proces mjerenja aktivnosti enzima te biti uzrokom pogrešne interpretacije povećane aktivnosti enzima zbog slabog razumijevanja kliničkog značenja prisutnosti makroenzima.
Ključne riječi: makroenzimi, makroCK, imunoglobulini
 
Uvod
 
Jedan od relativno rijetkih uzroka visoke aktivnosti enzima je i prisutnost različitih makroenzima u serumu. U znanstveno-stručnoj literaturi su opisani brojni makroenzimi (1-4), a najbolje pojava makroenzima amilaze, otkrivenog prvi puta 1964. godine (5). Makroenzimi su normalni enzimi (ili izoenzimi) u serumu koji stvaraju komplekse visoke molekularne mase vlastitom polimerizacijom, povezivanjem s drugim sastojcima seruma veće molekularne mase, najčešće imunoglobulinima, ili su kompleksi s dijelovima staničnih membrana (1). Budući da imaju veliku molekularnu masu, makroenzimi imaju sporiji klirens te se nakupljaju u serumu i tako povećavaju aktivnost odgovarajućeg enzima. Ovi se oblici enzima u pravilu otkrivaju kod bolesnika koji imaju neobjašnjeno stalno povećanu aktivnost enzima u serumu, koja se ne uklapa u opću kliničku sliku. Zbog toga mogu interferirati kod interpretacije nalaza aktivnosti enzima u serumu, odnosno biti uzrokom dijagnostičkih i terapijskih pogrešaka. Naime, nemogućnost otkrivanja makroenzima kao uzroka neobjašnjenog povećanja aktivnosti enzima u serumu može rezultirati primjenom skupih, nepotrebnih i moguće invanzivnih postupaka u postavljanju alternativne dijagnoze. Weidner i sur. (6) su, primjerice, opisali bolesnicu od 54 godine koja je u više navrata hospitalizirana zbog izolirane visoke aktivnosti aspartat-aminotransfeaze (AST), načinjeno je nekoliko biopsija jetre, konzultacije s neurolozima, endokrinolozima i gastroenterolozima, dok visoka aktivnost nije konačno pripisana prisutnosti makroenzima. Uočeno je da je pojava makroenzimskih oblika nekih enzima povezana s nekim autoimunim poremećajima kao što su reumatoidni artritis, imunodeficijencija imunoglobulina A, sistemski eritematozni lupus i ankilozni spondilitis (7-9), te s nekim malignim bolestima, primjerice karcinomom želuca, dojke, prostate te slučajnim stanjima (10,11). Tako su, npr., pregledavanjem medicinskih zapisa između 1988. i 1990. godine na Klinici Mayo kod 42 bolesnika nađeni različiti makroenzimi (4). Dijagnoze koje su zabilježene kod bolesnika s otkrivenim makroenzimima prikazane su u tablici 1., a zamijećeno je da su bolesnici s makro kreatin-kinazom (makroCK) i makro laktat-dehidrogenazom (makroLD) bili stariji od 60 godina, dok su oni s pojavom makroAST bili mlađi.
Smatra se općenito da u korist prisutnosti makroenzima govori a) odsutnost simptoma uz navedenu visoku aktivnost enzima, b) prisutnost simptoma atipičnih za visoku aktivnost enzima te c) izolirana, stalno povećana aktivnost enzima, bez vremenske dinamike. Trajanje prisutnosti makroenzima u serumu opisano u literaturi je u od nekoliko dana, mjeseci, nekoliko godina do trajne prisutnosti. U otkrivanju i definiranju ovih kompleksa obično se primjenjuju tehnike kao što su elektroforeza, imunoinhibicija, imunoprecipitacija i kromatografija, a vrlo često potrebno je primijeniti i kombinaciju različitih tehnika.
Makroenzimi se obično klasificiraju u dvije temeljne skupine: makroenzime tipa 1 (tablica 2.) i makroenzime tipa 2 (tablica 3.).
 
Tablica 1. Dijagnoze 42 bolesnika s prisutnošću makroenzima (4)
 
 
Tablica 2. Makroenzimi tipa 1 izolirani iz seruma bolesnika (12)
 
 
Tablica 3. Makroenzimi tipa 2 izolirani iz seruma bolesnika (12)
 
Makroenzimi tipa 1
Pod ovim tipom makroenzima podrazumijevaju se makroenzimi nastali povezivanjem enzima (češće pojedinih izoenzima) u serumu sa specifičnim imunoglobulinima, najčešće IgG i IgA klase, a rjeđe IgM klase. Još uvijek nije jasan razlog stvaranja kompleksa enzim-imunoglobulin. Premda se neki proteini vežu na imunoglobuline nespecifično, svi relevantni analitički postupci istraživanja pokazuju da kompleks enzim-imunoglobulin ima značajke kompleksa Ag-At (1,2). Opisani odnosi imunoglobulin:enzim (izoenzim) u kompleksima kreću se uglavnom u odnosima od 2:1, 1:1 ili 1:2, pa su sukladno tome i različite molekularne mase makroenzima. Specifično mjesto vezanja enzima je najčešće na Fab i F(ab1)2 dijelu imunoglobulinske molekule (13,14). Vezanje enzima na Fab fragment imunoglobulina stabilizira enzimsku aktivnost protiv visoke temperature, smanjuje razinu eliminacije i utječe na kinetičke parametre enzima. U većini slučajeva vezanje enzima na imunoglobulin nema učinka ili ima tek slab inhibicijski učinak na aktivnost pojedninog enzima (12). Nadalje, prema dosadašnjim saznanjima čini se da je stvaranje kompleksa uzrokovano abnormalnostima strukture imunoglobulina, a ne molekule enzima (2). U nastavku teksta sažeto se navode značajke nekih makroenzima ove skupine:
a) Makroenzim alkalne fosfataze tipa 1 (makroALP), otkriven je prvi puta 1975. godine (15), a procjenjue se da mu je incidencija 0,3-0,4% u serumima u kojima se određuju izoenzimi ALP. Izoenzim u kompleksu je najčešće koštani ili jetreni oblik, a imunoglobulinska klasa koja je češće zastupljena je IgG, obično λ podtip te rjeđe κ podtip. Opisane molekularne mase makroenzima kreću se u rasponu od 280 000 do 540 000, ovisno o bolesniku. Aktivnost ALP kod bolesnika s makroALP ovog tipa obično je povećana dvostruko, ali su opisane i veće kao i normalne aktivnosti. Povećana aktivnost traje nekoliko mjeseci ili godina. Kao za većinu makroenzima nije jasna povezanost s bolestima, ali prema nekim radovima češće su to poremećaji autimunog podrijetla.
b) Makroenzim amilaze tipa 1 (makroamilaza), kompleks od jedne molekule imunoglobulina i jedne molekule amilaze pokazuje učestalost od 1,0% u populaciji s normalnom aktivnošću amilaze i 2,5% kod bolesnika s visokom aktivnošću amilaze (16), ali ima podataka i o većoj učestalosti (17). Prema objavljenim podacima, imunoglobulinski dio kompleksa uključuje IgAκ, IgAλ, IgGκ, ili IgGλ. Karakteristična slika kod bolesnika s makroamilazom u serumu je 1,5-8 puta povećana aktivnost enzima u serumu i nenormalno nizak odnos klirens amilaza:kreatinin. Opisana su i dva slučaja istodobne pojave makroamilaze i makrolipaze u serumu bolesnika s glutenskom enteropatijom (17) i sistemskim eritematoznim lupusom (18).
c) Makroenzim aspartat-aminotransferaze (makroAST) prvi je puta opisan 1978. godine (19), a kasnije je ovaj makroenzim opisan u dvadesetak bolesnika s različitim dijagnozama. Najčešće su to akutni i kronični hepatitis, maligne i autoimune bolesti, ali nađen je i kod zdravih osoba (20,21). Imunoglobulinska komponenta je u većini slučajeva bio IgG te rjeđe IgA. Prevalencija u općoj populaciji nije poznata, ali se smatra kako procjenu prisutnosti makroAST treba uvijek načiniti kod asimptomatskog povećanja aktivnosti AST (16).
d) Makroenzim laktat-dehidrogenaze tipa 1 (makroLD) češće se pojavljuje u nekim bolestima kao što su neoplazme, bolesti jetre, kardiovaskularni poremećaji (22-24), u nekoliko slučajeva bolesnika s opekotinama (22), ali je nađen i kod zdravih osoba (25). U jednom od objavljenih radova na većem broju bolesnika opisana je prevalencija od 0,03% te prosječno trostruko povećanje aktivnosti LD kod ispitanika s otkrivenom makroLD. Kao imunoglobulinske komponente najčešće se pojavljuju IgG i IgA, a opisano je i nekoliko kompleksa s IgM te istodobno IgG i IgM, kao i jedan slučaj s IgG i IgA, uz različit udio lakih lanaca lambda i kapa. Molekularne mase makroenzima kreću se najvećim dijelom od 420 000 do 490 000, ali su opisani i kompleksi s Mr > 600 000 i < 1 000 000. Još uvijek nije jasno odgovara li povezivanje LD s imunoglobulinom specifičnoj reakciji Ag-At, budući da ima dosta podataka i o nespecifičnim interakcijama (26).,
e) Tipična narav makroenzima kreatin-kinaze tipa 1 (makroCK), je kompleks izoenzima CK-BB i IgG, ali su mogući i kompleksi drugih izoenzima i imunoglobulina (4). Jedan od objavljenih radova navodi prevalenciju makroCK ovoga tipa od 0,43-1,2% (27). Međutim, prevalencija ovisi o metodi određivanja, dobi, spolu i značajkama bolesti ispitanika. Ukupna aktivnost može biti povećana od 3 do 18 puta, ali može biti i normalna. U pravilu odnos aktivnosti CK-2:ukupna CK > 0,25 upućuje na prisustnost makro-CK. Kada se načini elektroforeza na celuloza acetatnim trakama makro-CK tipa 1 lokalizira se između CK-MM i CK-MB (makro CK tipa 2 se lokalizira više katodno u usporedbi s CK-MM). Klinička značajnost makroCK tipa 1 nije jasno određena, ali se većim dijelom povezuje s autoimunim poremećajima. Kako pojava makroenzima može izazvati zabunu u interpretaciji nalaza bolesnika, u svome radu na primjeru makroCK opisuju Galarraga i sur. (28).
Makroenzimi tipa 2
Iz skupine makroenzima tipa 2 u literaturi je najviše podataka o makroCK tipu 2 te manji broj podataka o ALP, GGT te amilazi, lipazi, 5-nukleotidazi i leucin-aminopeptidazi (LAP). Ovaj tip makroenzima definira se kao skupina makroenzima nevezanih za imunoglobuline. Radi se zapravo o kompleksima enzima nastalih vlastitom polimerizacijom (29), povezivanjem s drugim sastojcima seruma, primjerice hidroksietil škrobom (30), lipoproteinima kao što su VLDL, LDL, lipoprotein-X (1), alfa2-makroglobulinom (31) te fragmentima staničnih membrana, što je važno u slučaju tzv. membranskih enzima kao što su ALP, GGT, LAP i 5-nukleotidaza (3,32). Potonji tip makroenzima općenito se javlja kod bolesnika s hepatobilijarnim bolestima, pri čemu se značajna uloga u nastajanju makroenzima pripisuje žučnim solima.
Osim makroCK tipa 2 koji može biti uzrokom lažno pozitivne dijagnoze infarkta miokarda, ovaj tip makroenzima rijetko uzrokuje poteškoće u interpretaciji rezultata u kliničkoj enzimologiji (1,33). Kako s poboljšanjem statusa bolesnika uslijed primijenjene terapije ovi oblici nestaju iz cirkulacije, dakle, prolazne su naravi, smatra se da odražavaju aktivnost ili dinamiku bolesti. U tom smislu, smatra se da bi ovaj tip makroenzima mogao biti klinički zanimljiv zbog potencijalne uloge biljega bolesti.
Hepatobilijarni makroenzimi mogu biti korisni u razlikovanju ekstrahepatične od intrahepatične opstrukcije, za što trenutno ne postoji drugi zadovoljavajući laboratorijski postupak. Još 1985. godine Wenham i sur. su ustanovili osjetljivost od 88% i specifičnost od 96% u razlikovanju ektrahepatične i intrahepatične opstrukcije mjerenjem aktivnosti kompleksiranog oblika GGT (34). Turecky i sur. smatraju, nadalje, da procjena aktivnosti GGT povezane s VLDL+LDL lipoproteinima može biti koristan doprinos u razlikovanju kroničnih hepatopatija od malignih bolesti jetre (35). U razlikovanju kroničnog aktivnog hepatitisa i ciroze jetre pokazana je dijagnostička osjetljivost od 87% i specifičnost od 65%.
MakroCK tipa 2
Opisana prevalencija makroCK tipa 2 je 0,5–3,7%. Smatra se da je ovaj tip makroenzima podrijetlom iz mitohondrija (oligomerna mitohondrijska CK), a njegova pojava u serumu većinom se povezuje s malignim promjenama (3x veća incidencija malignih bolesti nego kod pojave makroCK tipa 1) i s bolestima jetre (29,36).
Wright i Liggett (27) čak preporučuju da se kod bolesnika s povećanom CK ili CK-MB, bez dokaza da se radi o srčanom ili mišićnom poremećaju, načine neinvazivne pretrage za isključenje maligne bolesti: analiza mokraće, okultno krvarenje u stolici, PSA, CA-125, CEA, mamografija, radiološki pregled pluća i UZV zdjelice. Pojava makroenzima povezana je također s većom smrtnošću (29,36), a kada je makroCK tipa 2 prisutan u serumu djece, onda predstavlja biljeg srčane bolesti. Jedan od pretpostavljenih mehanizama povezanosti makroCK tipa 2 s malignim bolestima je izravno otpuštanje enzima iz malignih ili nekrotičnih stanica (29). Pojava makroenzima nije obvezno povezana s povećanjem ukupne aktivnosti CK, ali nekim imunoinhibicijskim postupcima određivanja CK-MB moguća je interferencija makroCK (2). Međutim, važno je napomenuti da makroenzime CK treba razmatrati kod bolesnika s koncentracijama CK-MB koje prelaze 50% ukupne aktivnosti enzima, budući da čak i bolesnici s infarktom miokarda rjeđe imaju vrijednosti veće od 30%.
Točno otkrivanje makroenzima CK zahtijeva postupke koji omogućuju određivanje nihove molekularne mase (kromatografija, gradijentna gel elektroforeza), a opisano je i nekoliko testova probiranja na makroCK (37).
 
Zaključak
 
Svjesnost postojanja makroenzima, kao i postupaka njihovog određivanja ima, dakle, važnu ulogu u postavljanju dijagnoze, kako bi se izbjegla moguća primjena nepotrebnih, skupih i invazivnih dijagnostičkih postupaka. O dokazanoj prisutnosti nekog od makroenzima u serumu bolesnika potrebno je obavijestiti njegovog liječnika, kako bi se to dokumentiralo u njegovom zdravstvenom kartonu odnosno povijesti bolesti. S druge strane, treba uvjeriti i bolesnika da pojava takvog oblika enzima ne zahtijeva posebne terapijske mjere. Valja naglasiti da su podaci o mogućem dijagnostičkom značenju pojave makroenzima oskudni, nejasni i upitni. Ovu činjenicu ne treba zanemariti, nego informacije o razlozima prisutnosti makroenzima i mehanizmima njihova nastajanja treba nadalje pratiti i skupljati. Moguće je da će daljnja istraživanja u stvaranju i otkrivanju makroenzima u budućnosti rezultirati definiranjem nekih novih dijagnostičkih biljega.
 
Literatura
 
 1.   Remaley AT, Wilding P. Macroenzymes: biochemical characterisation, clinical significance, and laboratory detection. Clin Chem 1989;35(12):2261-70.
 2.   Sturk A, Sanders GTB. Macroenzymes: prevalence, composition, detection and clinical relevance. J Clin Chem Clin Biochem 1990;28:65-81.
 3.   Turecky L. Macroenzymes and their clinical significance. Bratisl Lek Listy 2004;105(7-8):260-3.
 4.   Galasso PJ, Litin SC, O’Brien JF. The macroenzymes: a clinical review. Mayo Clin Proc 1993;68:349-54.
 5.   Wilding P, Cooke WT, Nicholson GI. Globulin-bound amylase: a cause of persistently elevated levels in serum. Ann Intern Med 1964;60:1053-9.
 6.   Eeidner N, Lott JA, Yale VD, Wahl RL, Little RA. Immunoglobulin-complexed aspartate aminotransferase. Clin Chem 1983;29:382-4.
 7.   Crofton PM, Kilpatrick DC, Leitch AG. Complexes in serum between alkaline phosphatase and immunoglobulin: immunological and clinical aspects. Clin Chim Acta 1981;111:257-65.
 8.   Maekawa M, Sudo K, Kanno T. A case of rheumatoid arthritis with various enzyme-immunoglobulin complexes. Clin Chim Acta 1986;157:45-53.
 9.   Turkcapar N, Ozyuncu N, Idilman R, Ensari A, Soylu K, Ozden A. Macroamylasemia in a patient with selective IgA deficiency and antiphospholipid antibodies. Turk J Gastroenterol 2006;17(2):140-3.
10.   Pesce MA. The CK and LD macroenzymes. Lab Management 1984; 22: 29-41.
11.   Triester SL, Douglas DD. Development of macro-aspartate aminotransferase in a patient undergoing specific allergen injection immunotherapy. Am J Gastroenterol 2005;100:243-5.
12.   Thomas L. Labor und Diagnose. TH Books Verlagsgesellschaft mbH, Frankfurt/Main 2000. p 1583.
13.   Kanno T, Sudo K. Properties of amylase-linked immunoglobulins. Clin Chim Acta 1977;76:67-77.
14.   Moriyama T, Takebe T, Nobuoka M, Makino M. Characterisation of amylase linked immunoglobulin G to distinguish human salivary and pancreatic iso-amylases. Clin Chim Acta 1988;174:25-34.
15.   Klonoff DC. Macroamylasemia and other immunoglobulin-complexed enzyme disorders. West J Med 1980;133:392-407.
16.   Briani C, Taninnotto M, Forni M, Bura P. Macroenzymes: too often overlooked. J Hepatol 2003;38:119.
17.   Zaman Z, VanOrshoven A, Marien G, Fevery J, Blanckaert N. Simultaneous macroamylasemia and macrolipasemia. Clin Chem 1994;40(6):939-42.
18.   Goto H, Wakui H, Komatsuda A, Imai H, Miura AB, Fujita K. Simultaneous macroamylasemia and macrolipasemia in patient with systemic lupus erythematosus in remission. Intern Med 2000;39:1115-8.
19.   Konttinen A, Murkos J, Ojala K, Salaspuro M, Somer H, Rasanen J. A new cause of increased serum aspartate aminotransferase activity. Clin Chim Acta 1978;84:145-7.
20.   Mofort-Gouraud M, Hamza A, Nacer K, Barjonnet G, Tranie V, Devanaly M, et al. Hypertransaminasemia in adolescents. Arch Pediatr 1999;6(11):1191-2.
21.   Rocco O, Carbone A, Lirussi F. Macro-aspartate aminotransferase (macro-AST). A 12-year follow-up study in a young female. Eur J Gastroenterol Hepatol 2003;15(12):1371-3.
22.   Liu ZJ, Zhang Y, Zhang XB, Yang X. Observation and identification of lactate dehydrogenase anomaly in postburn patient. Postgrad Med J 2004;80:481-3.
23.   Tozawa T. Enzyme-linked immunoglobulins and their clinical significance. Electrophoresis 1989;10:640-4.
24.   Otsu N, Hirata M, Miyazawa K, Tuboi S. Abnormal lactate dehydrogenase isoenzyme in serum and tumor tissue of a patient with neuroblastoma. Clin Chem 1985;31:18-20.
25.   Perry C, Peretz H, Ben Tal O, Eldor A. Highly elevated lactate dehydrogenase level in a healthy individual: a case of macro-LDH. Am J Hematol 1997;55:39-40.
26.   Ishikawa J, Fujita K, Kanno T, Maekawa M. Lactate dehydrogenase (LD) extra isoenzyme electrophoretic band between LD1 and LD2 caused by complex with alfa1-lipoprotein. Clin Chem Lab Med 2004;42(1):102-4.
27.   Wright SA, Liggett NW. Elevation of creatine kinase as a marker of malignancy. Irish Med J 2003;96 (7):217.
28.   Galarraga B, Sinclair D, Fahie-Wilson MN, McCrae FC, Hull RG, Ledingham JM. A rare but important cause for a raised serum creatine kinase concentration: two case reports and a literature review. Rheumatology 2003;42:186-8.
29.   Stein W, Bohner J, Renn W, Maulbetsch R. Macro creatine kinase type 2: results of a prospective study in hospitalised patients. Clin Chem 1985;31:1959-64.
30.   Durr HK, Bode C, Krupinski R, Bode JC. A comparison between naturally occurring macroamylasemia and macroamylasemia induced by hydroxyethyl starch. Eur J Clin Invest 1978;8:189-91.
31.   Taes YE, Louagie H, Yvergneaux JP, DeBuyzere ML, DePuydt H, Delanghe JR, et al. Prolonged hyperamylasemia attributable to a novel type of macrolipase. Clin Chem 2000;46:2008-13.
32.   De Broe ME, Borgers M, Wieme RJ. The separation and characterisation of liver plasma membrane fragments circulating in the blood of patients with cholestasis. Clin Chim Acta 1975;59:369-72.
33.   Serdar MA, Tokgoz S, Metinuyrt G, Tapan S, Erinic K, Hasima A, et al. Effect of macro-creatine kinase and increased creatine kinase BB on the rapid diagnosis of patients with suspected acute myocardial infarction in the emergency department. Mil Med 2005;170(8):648-52.
34.   Wenham PR, Horn DB, Smith AF. Multiple forms of gamma-glutamyltransferase: a clinical study. Clin Chem 1985;31:569-73.
35.   Turecky L, Kupcova V, Laktiš K, Uhlikova E, Szantova M. Gamma-glutamyltransferase isoenzymes in differential diagnosis of chronic liver diseases. Bratisl Lek Listy 1997;98:137-40.
36.   Lee KN, Csako G, Bernhardt P, Elin RJ. Relevance of macro creatine kinase type 1 and 2 isoenzymes to laboratory and clinical data. Clin Chem 1994;40:1278-83.
37.   Thomas L, Stein W. Diagnostic enzymology. In: Thomas L, ed. Clinical laboratory diagnostics. Use and assessment of clinical laboratory results. Frankfurt/Main: TH-Books Verlagsgesellschaft mbH;1998. p. 29-51.