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El análisis de enzimas en el plasma sanguíneo ha desempeñado una función fundamental en el diagnóstico de varios procesos morbosos. Muchas enzimas son constituyentes funcionales de la sangre; entre algunos ejemplos están seudocolinesterasa, lipoproteína lipasa, así como componentes de la cascada de eventos en la coagulación de la sangre y la disolución de coágulo. Otras enzimas se liberan hacia el plasma después de muerte o lesión celular; si bien estas últimas no desempeñan una función fisiológica en el plasma, pueden servir como biomarcadores, moléculas cuya apariencia o concentración son de utilidad en el diagnóstico y el pronóstico de enfermedades y lesiones que afectan tejidos específicos. Después de lesión, la concentración plasmática de una enzima liberada puede aumentar en etapas tempranas o tardías, y declinar de manera rápida o con lentitud. Las proteínas del citoplasma tienden a aparecer con mayor rapidez que las de organelos subcelulares. La rapidez con la cual las enzimas y otras proteínas son eliminadas del plasma varía con su susceptibilidad a proteólisis y permeabilidad a través de los glomérulos renales.
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El análisis cuantitativo de la actividad de las enzimas o de otras proteínas liberadas —por lo general en plasma o suero, aunque también en orina o en diversas células— proporciona información respecto al diagnóstico, el pronóstico y la respuesta al tratamiento. En el análisis de la actividad enzimática de manera característica se emplean valoraciones cinéticas estándar de índices de reacción inicial. El cuadro 7-2 lista varias enzimas valiosas en el diagnóstico clínico; sin embargo, estas enzimas no son absolutamente específicas para la enfermedad indicada. Por ejemplo, las concentraciones sanguíneas elevadas en fosfatasa ácida prostática a menudo se relacionan con cáncer prostático, pero también con ciertos otros cánceres y enfermedades no cancerosas. En consecuencia, los datos de la valoración enzimática deben considerarse junto con otros factores recabados por medio de un examen clínico integral. Los factores por considerar en la interpretación de los datos sobre enzimas comprenden la edad del paciente, el sexo, los antecedentes personales no patológicos y patológicos, el posible consumo de fármacos o drogas, así como la sensibilidad y la especificidad diagnóstica de la prueba enzimática.
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Las enzimas ayudan al diagnóstico de infarto de miocardio (MI)
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Una enzima útil para enzimología diagnóstica debe ser hasta cierto punto específica para el tejido u órgano bajo estudio, aparecer en el plasma u otro líquido en un momento útil para el diagnóstico (la “ventana diagnóstica”) y prestarse a la valoración automatizada. Las enzimas que se utilizan para confirmar un MI ilustran el concepto de una “ventana diagnóstica” y proporcionan una perspectiva histórica sobre el uso de diferentes enzimas para este propósito.
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La detección de una enzima debe ser posible en el transcurso de algunas horas, luego de un MI para confirmar un diagnóstico preliminar y permitir el inicio de terapia apropiada. De este modo, las enzimas que sólo aparecen en el plasma 12 horas o más después de lesión, tienen utilidad limitada. Las primeras enzimas usadas para diagnosticar MI fueron la aspartato aminotransferasa (AST), alanina aminotransferasa (ALT) y lactato deshidrogenasa (LDH). Sin embargo, la AST y la ALT resultaron no ser las idóneas, puesto que aparecen en el plasma con relativa lentitud y no son específicas para el músculo cardiaco. Si bien la lactato deshidrogenasa también se libera con relativa lentitud hacia el plasma, ofreció la ventaja de especificidad hística como una consecuencia de su estructura cuaternaria.
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La LDH es una enzima tetramérica que consta de dos tipos de monómeros: H (de heart [corazón]) y M (de músculo) que se combinan para dar cinco isozimas de LDH: HHHH (I1), HHHM (I2), HHMM (I3), HMMM (I4) y MMMM (I5). Las proporciones relativas de cada subunidad en las células de un órgano particular está determinada por patrones específicos para tejido en la expresión de los genes H y M. La isozima I1 predomina en el tejido cardíaco, y la isozima I5, en el hígado. De este modo, cuando la concentración de LDH aumenta en el plasma sanguíneo, la identidad del tejido lesionado puede inferirse a partir de su patrón característico de isozimas de LDH. En el laboratorio clínico, isozimas individuales se pueden separar mediante electroforesis y detectar con una valoración acoplada (figura 17-12). Si bien tiene importancia histórica, la valoración de LDH ha quedado reemplazada como un marcador para MI por proteínas que aparecen en el plasma con mayor rapidez que la LDH.
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La creatina cinasa (CK) tiene tres isozimas: CK-MM (músculo estriado), CK-BB (cerebro) y CK-MB (corazón y músculo estriado). La CK-MB tiene una ventana diagnóstica útil; aparece en el transcurso de 4 a 6 horas luego de un MI, alcanza un máximo a las 24 horas, y regresa a la basal hacia las 48 a 72 horas. Al igual que para la LDH, las isozimas de CK individuales son separables mediante electroforesis, lo que facilita la detección. La medición de la concentración plasmática de CK se sigue usando para evaluar trastornos del músculo esquelético, como la distrofia muscular de Duchenne. Sin embargo, en la actualidad en casi todos los laboratorios clínicos la medición de la concentración plasmática de troponina ha reemplazado a la CK como el marcador diagnóstico preferido para MI.
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La troponina es un complejo de tres proteínas comprendidas en la contracción muscular en los músculos estriado y cardíaco, no así en el músculo liso (capítulo 51). La medición inmunológica de las concentraciones plasmáticas de troponinas cardíacas I y T proporciona indicadores sensibles y específicos de daño del músculo cardíaco. Las concentraciones de troponina aumentan 2 a 6 horas después de un MI y permanecen elevadas durante 4 a 10 días. Además del MI, otro tipo de daño del músculo cardíaco también aumenta las concentraciones séricas de troponina. Así que las troponinas cardíacas sirven como un marcador de todo el daño del músculo cardíaco. La búsqueda de marcadores adicionales para enfermedad cardíaca —como albúmina modificada por isquemia y la evaluación simultánea de un espectro de marcadores diagnósticos por medio de proteómica— aún es un área activa de investigación clínica—.
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Usos clínicos adicionales de las enzimas
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También es factible emplear enzimas en el laboratorio clínico como herramientas para determinar la concentración de metabolitos críticos; por ejemplo, la glucosa oxidasa suele utilizarse para medir la concentración plasmática de glucosa. Cada vez con mayor frecuencia se emplean enzimas como recursos para el tratamiento de lesión y enfermedad. El activador del plasminógeno hístico (tPA) o la estreptocinasa se usan en el tratamiento de MI agudo, mientras que la tripsina ha sido utilizada en el tratamiento de fibrosis quística. La administración por vía intravenosa de glicosilasas producidas con métodos recombinantes se ha aprobado para el tratamiento de varias enfermedades por almacenamiento lisosomal, entre ellas la enfermedad de Gaucher (β-glucosidasa), la enfermedad de Pompe (α-glucosidasa), la enfermedad de Fabry (α-galactosidasa A) y la enfermedad de Sly (β-glucuronidasa).