Dehydrogenaza alkoholowa – znaczenie diagnostyczne

Dehydrogenaza alkoholowa (ADH) należy do grupy oksydoreduktaz zależnych od dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (EC 1.1.1.1.), katalizuje odwracalną reakcję utleniania alkoholi do aldehydów i ketonów oraz redukcji aldehydów do odpowiednich alkoholi. Jest to wysoce polimorficzny metaloenzym, zawierający dwa atomy cynku, jeden strukturalny, a drugi w centrum katalitycznym. ADH jest dimerem zbudowanym z dwóch łańcuchów polipeptydowych różnego typu (a, b, g, p, c oraz m), z których każdy składa się z 373 reszt aminokwasowych. ADH u ludzi występuje w postaci kilkunastu izoenzymów podzielonych ze względu na właściwości katalityczne i lokalizację tkankową na 5 klas. U innych kręgowców stwierdzono istnienie trzech dodatkowych klas dehydrogenazy alkoholowej, tj. klasy VI u gryzoni, VII u kurcząt, VIII u żab. Polimorfizm ludzkiej dehydrogenazy alkoholowej przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Polimorfizm ludzkich izoenzymów ADH.

 

Obecność dehydrogenazy alkoholowej stwierdzono w wielu narządach i tkankach człowieka, ale aż 90% tego enzymu jest umiejscowionych w cytoplazmie hepatocytów. Wątroba jest najbogatszym źródłem izoenzymów klasy I ADH, których aktywność wykazano również w płucach, nerkach i przewodzie pokarmowym. Na podkreślenie zasługuje to, że ekspresja genów izoenzymów klasy I jest uzależniona od fazy rozwoju wątroby osiągając najwyższy poziom aktywności u osób dorosłych w komórkach nabłonkowych. Izoenzym klasy II dehydrogenazy alkoholowej jest swoisty narządowo dla wątroby, w przeciwieństwie do izoenzymu klasy III, który występuje we wszystkich narządach. Izoenzym klasy IV określany jest jako żołądkowa ADH ze względu na umiejscowienie w tym narządzie i znaczący udział w metabolizmie pierwszego przejścia etanolu (first pass metabolizm – FPM). Badania immunohistochemiczne błony śluzowej żołądka wykazały, że najwięcej tego enzymu występuje w komórkach powierzchniowych i komórkach szyjki gruczołów śluzowych żołądka, a mniej jest go w głębszych warstwach nabłonka. Aktywność ADH jest różna w poszczególnych częściach żołądka człowieka: najwyższa w trzonie, niższa w odźwierniku a najniższa w dnie. Oprócz żołądka obecność izoenzymu klasy IV stwierdzono w górnym odcinku przewodu pokarmowego, obejmującym przełyk, dziąsła i język. Dehydrogenaza alkoholowa klasy IV nie jest natomiast wykrywana w dolnym odcinku przewodu pokarmowego, tj. w jelicie cienkim, krętym, okrężnicy i odbytnicy, gdzie występuje przede wszystkim izoenzym klasy I ADH. Obecność izoenzymu klasy V wykazano w wątrobie oraz nabłonku błony śluzowej żołądka.

Znaczenie diagnostyczne ADH

Obecność dehydrogenazy alkoholowej stwierdzono nie tylko w zdrowych komórkach różnych narządów, ale także w patologicznie zmienionych (nowotworowo, zapalnie) tkankach. Zmiany aktywności poszczególnych izoenzymów ADH mogą powodować wiele zaburzeń metabolicznych, prowadząc w konsekwencji do nasilenia procesu chorobowego. Ponadto dehydrogenaza alkoholowa może uwalniać się do krwi ze zmienionych chorobowo komórek. Podobnie jak w przypadku innych enzymów wskaźnikowych znaczący wzrost aktywności całkowitej ADH lub poszczególnych izoenzymów w surowicy chorych może mieć zastosowanie w diagnostyce laboratoryjnej tych chorób. Wiele badań nad aktywnością ADH w surowicy krwi pacjentów chorych na nowotwory układu pokarmowego wykazały istotnie statystycznie zwiększoną aktywność tego enzymu w porównaniu z surowicą krwi osób zdrowych. Wątroba jest szczególnie narażona na toksyczne i karcynogenne działanie alkoholu etylowego. W komórkach nowotworowych raka wątroby aktywność ADH I jest prawie o 25% wyższa niż w hepatocytach.

Znalazło to odbicie w surowicy krwi tych pacjentów, u których stwierdzono znaczący wzrost aktywności izoenzymu klasy I dehydrogenazy alkoholowej spowodowany jego uwalnianiem z komórek nowotworowych. Zwiększenie aktywności ADH I dodatnio koreluje z całkowitą aktywnością dehydrogenazy alkoholowej. Szczególnie wysoki poziom głównie ADH I w surowicy chorych z przerzutami do wątroby może być wynikiem uwalniania tego izoenzymu zarówno z komórek nowotworowych wątroby, jak i z ogniska pierwotnego nowotworu zlokalizowanego w innym narządzie.

Podobne zależności można zaobserwować w przypadku raka jelita grubego. W surowicy krwi chorych na ten nowotwór stwierdza się wzrost całkowitej aktywności dehydrogenazy alkoholowej oraz izoenzymu ADH I. Ponadto aktywność izoenzymu klasy I wzrasta wraz ze stopniem zaawansowania raka jelita grubego i jest najwyższa w IV stadium choroby. Prawdopodobną przyczyną zmian aktywności we krwi jest uwalnianie ADH I z komórek nowotworowych, ale izoenzym ten może także pochodzić z uszkodzonych hepatocytów, ponieważ rak jelita grubego daje często przerzuty do wątroby. Całkowita aktywność ADH i aktywność izoenzymu klasy I mogą być uwzględniane jako markery raka jelita grubego oraz pierwotnych i zwłaszcza przerzutowych nowotworów wątroby. Najnowsze dane literaturowe mówią także o izoenzymie klasy II ADH jako potencjalnym parametrze prognostycznym raka wątrobowokomórkowego [48].

W przypadku nowotworów przełyku i żołądka wykazano istotnie wyższą aktywność izoenzymu klasy IV dehydrogenazy alkoholowej w tkance nowotworowej w porównaniu ze zdrową błoną śluzową. Odzwierciedleniem tego jest wzrost całkowitej aktywności dehydrogenazy alkoholowej spowodowany zwiększeniem aktywności ADH IV w surowicy krwi pacjentów z rakiem przełyku lub żołądka. Oznaczanie całkowitej aktywności ADH lub ADH IV może mieć zastosowanie w diagnozowaniu nowotworów tych narządów. Czułość diagnostyczna izoenzymu klasy IV w raku żołądka wynosi 73%, a swoistość diagnostyczna około 79%.

Kolejnym izoenzymem dehydrogenazy alkoholowej pomocnym w diagnozowaniu nowotworów jest ADH III, którego aktywność jest znacznie wyższa w komórkach raka trzustki w porównaniu ze zdrową tkanką tego narządu. Izoenzym ten jest prawdopodobnie uwalniany z komórek raka trzustki ponieważ w surowicy pacjentów obserwuje się wzrost aktywności dehydrogenazy alkoholowej spowodowany wzrostem aktywności ADH III. Znaczący wzrost całkowitej aktywności ADH, zwłaszcza wzrost aktywności izoenzymu klasy III w surowicy pacjentów z rakiem trzustki, może stanowić parametr użyteczny w diagnostyce tego nowotworu. Czułość i swoistość diagnostyczna oznaczania aktywności całkowitej dehydrogenazy alkoholowej wynoszą odpowiednio 57 i 65%, natomiast dla ADH III wartości te są znacznie wyższe (czułość – 70%, swoistość – 76%).

W przeciwieństwie do nowotworów układu pokarmowego w raku gruczołu piersiowego zaobserwowano mniejszą aktywność izoenzymu klasy I dehydrogenazy alkoholowej w tkance nowotworowej w porównaniu ze zdrową parenchymą gruczołu. Brak jest natomiast istotnego wzrostu aktywności ADH i ALDH w surowicy badanych pacjentek. Jedynie aktywność ADH I znacząco wzrasta w IV stadium zaawansowania raka piersi prawdopodobnie w wyniku uwalniania tego izoenzymu z narządów zawierających ogniska przerzutowe tego nowotworu.

Jak już wspomniano narządem szczególnie narażonym na wpływ etanolu jest wątroba, bardzo bogata w dehydrogenazę alkoholową. W wyniku toksycznego uszkodzenia hepatocytów dochodzi do uwalniania izoenzymu ADH I i wzrostu jego aktywności w surowicy krwi pacjentów. U alkoholików zmiana aktywności tego izoenzymu dehydrogenazy alkoholowej jest proporcjonalna do stopnia uszkodzenia narządu, chociaż według Chrostka i wsp. może on być pochodzenia pozawątrobowego. ADH I może pochodzić z uszkodzonych przez alkohol komórek błony śluzowej żołądka i jelit. Zmiany aktywności dehydrogenazy alkoholowej mogą być również pomocne w monitorowaniu skuteczności leczenia alkoholowej choroby wątroby.

Aktywność izoenzymu klasy I dehydrogenazy alkoholowej w surowicy krwi mierzona metodą spektrofluorymetryczną może być użytecznym markerem uszkodzenia hepatocytów w przebiegu ostrego wirusowego zapalenia wątroby typu B oraz przewlekłego zapalenia wątroby bez względu na etiologię alkoholową czy wirusową. ADH II wykazuje podwyższoną aktywność jedynie w surowicy krwi pacjentów z ostrym WZW typu B [11]. Oba izoenzymy wykazują dodatnią korelację z aminotransferazą alaninową i asparaginianową, które są uznanymi parametrami stosowanymi w diagnostyce chorób wątroby. W przebiegu niealkoholowej marskości wątroby obserwuje się 2,5-krotny wzrost aktywności ADH I i wartość diagnostyczna tego izoenzymu jest porównywalna z aminotransferazą asparaginianową. Aktywność ADH I wzrasta również u chorych z cholestazą pozawątrobową (np. w kamicy pęcherzykowej) i mimo braku korelacji z typowymi markerami, takimi jak fosfataza zasadowa czy γ-glutamylotranspeptydaza oznaczanie aktywności ADH I może mieć zastosowanie w diagnostyce żółtaczek obturacyjnych.

Dehydrogenaza alkoholowa ma znaczenie diagnostyczne nie tylko w chorobach wątroby, ale również w chorobach innych narządów układu pokarmowego. Infekcja Helicobacter pylori powoduje uszkodzenie błony śluzowej żołądka, czego następstwem jest m.in. uwalnianie ADH do krwi. W związku z tym w surowicy krwi pacjentów stwierdza się znaczący wzrost całkowitej aktywności dehydrogenazy alkoholowej, skorelowany ze wzrostem głównego izoenzymu żołądkowego, czyli ADH IV. Monitorowanie aktywności tego enzymu w surowicy krwi może być również wskaźnikiem skutecznej terapii Helicobacter pylori. Aktywność ADH wraca do normy po upływie około 2 miesięcy od eradykacji.

W surowicy krwi pacjentów z ostrym lub przewlekłym zapaleniem trzustki wykazano wiekszą całkowitą aktywność ADH i aktywność ADH III spowodowaną uwalnianiem ich z zapalnie zmienionych komórek trzustki. Największą przydatność diagnostyczną w chorobach trzustki wykazuje izoenzym klasy III ADH, co sugeruje możliwość jego zastosowania w diagnostyce OZT i PZT. Ponadto wyższa aktywność ADH I w surowicy krwi pacjentów nadużywających alkoholu z ostrym lub przewlekłym zapaleniem trzustki będąca wynikiem uwalniania tego izoenzymu z uszkodzonych narządów układu pokarmowego świadczy o alkoholowej etiologii choroby.

Podsumowanie

Ludzka dehydrogenaza alkoholowa występuje w postaci heterogennych izoenzymów mających zdolność utleniania różnych alifatycznych i aromatycznych alkoholi. Jej podstawowa funkcja biologiczna polega na biotransformacji alkoholu etylowego, ale bierze ona także udział w przemianach wielu substancji fizjologicznie ważnych (retinol, serotonina). ADH podobnie jak inne enzymy wskaźnikowe może mieć znaczenie w diagnozowaniu wielu chorób wątroby i innych narządów.

Piśmiennictwo

Wpis powstał na podstawie przedruku pracy Łaniewska-Dunaj M., Jelski W., Szmitkowski M. Dehydrogenaza alkoholowa – znaczenie fizjologiczne i diagnostyczne. Postepy Hig Med Dosw (online), 2013; 67: 901-907 i zawiera jego obszerne fragmenty w oryginale. Plik do pobrania

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *