Αμυλάση

Με τον όρο αμύλαση περιγράφεται το ένζυμο που μπορεί να αποικοδομεί το άμυλο σε υδατάνθρακες με μικρότερο μήκος αλυσίδας. Η διάσπαση του αμύλου από τις αμυλάσες γίνεται με υδρόλυση των γλυκοζιτικών δεσμών, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται πολυσακχαρίτες, ολιγοσακχαρίτες, δισακχαρίτες και τελικά γλυκόζη. Η αμυλάση είναι ένα ένζυμο που βρίσκεται σε αρκετά όργανα του σώματος από τα οποία τα κυριότερα είναι οι σιελογόνοι αδένες, τα νεφρά και τα όργανα του πεπτικού συστήματος. Αιτίες υψηλής αμυλάσης στο πλάσμα είναι η οξεία παγκρεατίτιδα, η κατανάλωση αλκοόλ, η χολοκυστίτιδα, η νόσος της χοληδόχου κύστης, η εντερική απόφραξη, η απόφραξη παγκρεατικού πόρου καθώς και ο καρκίνος, όπως για παράδειγμα ο καρκίνος του παγκρέατος. Οι φυσιολογικές τιμές της αμυλάσης στο αίμα είναι 60-120 U/ml Στον ανθρώπινο οργανισμό υπάρχουν δύο αμυλάσες, μία στο σάλιο (γνωστή και ως «πτυαλίνη») και μία στο παγκρεατικό υγρό. Η αμυλάση του σάλιου έχει ως σκοπό να ξεκινήσει τη διαδικασία διάσπασης του αμύλου σε απλούστερα σάκχαρα (κυρίως δεξτρίνες και μαλτόζη) σχεδόν ταυτόχρονα με τη λήψη της τροφής. Έτσι, κατά τη διάρκεια της μάσησης και της ανάμιξης της τροφής με το σάλιο ξεκινά ήδη η πέψη των αμυλούχων τροφών. Η διαδικασία αποικοδόμησης συνεχίζεται και ολοκληρώνεται στο λεπτό έντερο, με το μίγμα ενζύμων και ηλεκτρολυτών που εκκρίνεται από το πάγκρεας.

 Ως προς το μηχανισμό δράσης οι αμυλάσες είναι δύο ειδών: Η α-αμυλάση έχει ανάγκη την παρουσία ασβεστίου για να δράσει. Διασπά ταχύτατα τις αλυσίδες του αμύλου σε τυχαία σημεία υδρολύοντας τους α-1,4 γλυκοζιτικούς δεσμούς. Το άμυλο μετατρέπεται τελικά σε ένα μίγμα μαλτοτριόζης, μαλτόζης και γλυκόζης.Υπάρχουν δυο είδη της α-αμυλάσης στον ανθρώπινο οργανισμό, η παγκρεατική αμυλάση και η αμυλάση των σιελογόνων αδένων, οι οποίες είναι ισοένζυμα. Όλα τα είδη θηλαστικών παράγουν αμυλάση στο πάγκρεας, αλλά μόνο κάποια από αυτά, όπως τα πρωτεύοντα θηλαστικά και τα τρωκτικά, παράγουν και αμυλάση των σιελογόνων αδένων. Στους ανθρώπους, η α-αμυλάση κωδικοποιείται από μια περιοχή που βρίσκεται στο χρωμόσωμα 1. Οι αμυλάσες του σάλιου και του παγκρεατικού υγρού είναι και οι δύο α-αμυλάσες. Η β-αμυλάση απαντάται σε φυτά, βακτήρια και μύκητες. Σε αντίθεση με την α-αμυλάση, δεν δρα σε τυχαία σημεία αλλά ενεργεί προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση (από το μη-αναγωγικό άκρο της αλυσίδας) και διασπά το άμυλο μόνο κάθε δύο δακτυλίους. Επομένως το αποκλειστικό προϊόν αποικοδόμησης είναι ο δισακχαρίτης μαλτόζη. Η αποικοδόμηση του αμύλου από τη β-αμυλάση κατά την ωρίμανση των φρούτων και η συσσώρευση μαλτόζης σε αυτά συντελεί στην μαλακή υφή, τη γλυκιά γεύση και την εμφάνιση καφέ χρωματισμού. Και η παγκρεατική αλλά και η αμυλάση των σιελογόνων αδένων έχουν παρόμοιες λειτουργίες. Και τα δυο ένζυμα ενεργοποιούνται σε ένα ελαφρώς όξινο pH και μπορούν να διασπάσουν το άμυλο πολύ γρήγορα, καθώς έχουν την ικανότητα να προσδένονται σε οποιοδήποτε μέρος του υποστρώματος. Στους ανθρώπους η πέψη του αμύλου γίνεται σε δύο διαφορετικά ξεχωριστά στάδια. Αρχικά, η σιελική αμυλάση προκαλεί μερική διάσπαση στα πολυμερή αμύλου. Στη συνέχεια, όταν το μίγμα φτάσει στο λεπτό έντερο, τότε υδρολύεται εκτενώς σε μικρότερα κομμάτια ολιγοσακχαριτών, όπως η γλυκόζη. Η διαφορά της λειτουργίας των αμυλάσων μπορεί να οφείλεται στη διαφορετική θέση ενεργοποίησης των δυο ενζύμων. Η αμυλάση του πλάσματος προέρχεται κυρίως από το πάγκρεας (P – ισοαμυλάση) και τους σιελογόνους αδένες (S - ισοαμυλάση). Η αμυλάση προσδιορίζεται στα ούρα και στο αίμα για τη διάγνωση της οξείας παγκρεατίτιδας. Για τη διάγνωση αυτής της ασθένειας προτιμάται η μέτρηση της δραστικότητας της P-ισοαμυλάσης του πλάσματος, αν και αρκετά αξιόπιστη κρίνεται και η μέτρηση της ολικής αμυλάσης. Η δραστικότητα της αμυλάσης του πλάσματος σε τιμές δεκαπλάσιες της φυσιολογικής τιμής, αποδεικνύει την εμφάνιση της οξείας παγκρεατίτιδας. Πολύ υψηλές τιμές που ξεπερνούν πέντε φορές την ανώτερη τιμή του εύρους αναφοράς, παρουσιάζονται στο 50% των περιπτώσεων, όπως στις μεσεντερικές αποφράξεις, στις ασθένειες οξείας απόφραξης της χολικής οδού, αλλά και στην οξεία παρωτίτιδα. Μικρότερες και πιο σπάνειες αυξήσεις μπορούν να εμφανιστούν σχεδόν σε κάθε οξεία κοιλιακή κατάσταση ή μετά από ένεση μορφίνης και άλλων φαρμάκων που προκαλούν σπασμούς στο σφιγκτήρα του Oddi. Η αμυλάση στον ορό αρχίζει να αυξάνεται 2-12 ώρες από την έναρξη της φλεγμονής και σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να παραμείνει αυξημένη για 3-5 μέρες. Ο χρόνος ημίσειας ζωής της αμυλάσης είναι 130 λεπτά και το 24% αυτής αποβάλλεται ακέραιο από τους νεφρούς, ενώ το άλλο καθαιρείται μέσω ενός εξωνεφρικού μηχανισμού. Η αμυλάση μπορεί να μετρηθεί σε πρωινά ούρα ή ούρα τυχαίας συλλογής. Τα ούρα μπορούν να συντηρηθούν για 2 ημέρες σε θερμοκρασία δωματίου, για 7 ημέρες σε ψύξη και για ένα μήνα σε κατάψυξη (- 20ο C). Ορός ή πλάσμα: 0 – 110 U/L Τυχαίο δείγμα ούρων: 0 – 400 U/L Οι τιμές αυτές δεν είναι αντιπροσωπευτικές για όλους τους ασθενείς γιατί τα αποτελέσματα αλλάζουν από εργαστήριο σε εργαστήριο, από τόπο σε τόπο, από την ηλικία και το φύλο. Οξεία ή χρόνια παγκρεατίτιδα, επιπλοκές παγκρέατος, όγκοι παγκρέατος. Παρωτίτιδα (ιογενής ή μικροβιακή), σιαλαδενίτιδα (λίθος, ακτινοβολία), νευρογενής ανορεξία ή βουλιμία. Νοσήματα χοληφόρων πόρων, διάτρηση πεπτικού έλκους, περιτονίτιδα, εντερική απόφραξη, σκωληκοειδίτιδα. Μεταβολική οξέωση, νεφρική ανεπάρκεια, κρανιοεγκεφαλική κάκωση, καρδιοπνευμονικό bypass. Μακροαμυλασσαιμία. Οικογενής υπεραμυλασσαιμία. Καρκίνος πνευμόνων. Καρκίνος ωοθηκών. Κύηση. Εγκαύματα. Τραύματα. Φάρμακα. Βλάβη στο πάγκρεας. Νεφρική νόσος. Καρκίνος παγκρέατος. Τοξιναιμία της κυήσεως. Ο προσδιορισμός της αμυλάσης είναι απαραίτητος για τη διάγνωση της οξείας παγκρεατίτιδας ή άλλων παγκρεατικών νοσημάτων. Ο ασθενής καταφθάνει στο νοσοκομείο με συμπτώματα κοιλιακού άλγους, ανορεξίας, απώλειας όρεξης ή ναυτίας. Η διάγνωση και ο προσδιορισμός της βαρύτητας της νόσου γίνειται με τη μέτρησης της αμυλάσης στον ορό και τα ούρα. Χρησιμοποιείται το υπόστρωμα 2-χλωρό-ρ-νιτροφαινύλ-α-D-μαλτοτριοζίδιο (CNP-G3). Η παρουσία του ενζύμου αμυλάση καταλύει την υδρόλυση του υποστρώματος CNP-G3 προς σχηματισμό έγχρωμης ένωσης 2-χλωρό-4 νιτροφαινόλη (CNP). Η αύξηση της απορρόφησης στα 405 nm είναι ανάλογη της δραστικότητας της αμυλάσης στο δείγμα. Σε περίπτωση που χρησιμοποιηθούν ούρα, θα πρέπει να γίνει αραίωση με απεσταγμένο νερό σε αναλογία 1 μέρος ούρα με 2 μέρη απεσταγμένο νερό. Σε περίπτωση λήψης δείγματος αίματος μετά από φλεβοπαρακέντηση δε θα πρέπει το αντιπηκτικό που βρίσκεται στο σωληνάριο να περιέχει κιτρικό οξύ, διότι η αμυλάση περιέχει ασβέστιο και το κιτρικό οξύ έχει την ικανότητα να δεσμεύει το ασβέστιο, με αποτέλεσμα να δίνει ψευδώς χαμηλά αποτελέσματα. Δεν θα πρέπει να έχει γίνει λήψη αλκοολούχου ποτού 24 ώρες πριν από τη λήψη δείγματος για εξέταση. Ο ασθενής θα πρέπει να μην έχει φάει ή πιεί κάτι για 2 ώρες πριν τη λήψη αίματος. Όσον αφορά τα ούρα 24ώρου, κατά τη συλλογή τους, κρίνεται απαραίτητο ο ασθενής να πίνει πολύ νερό για την αποφυγή της αφυδάτωσης. Σε περίπτωση λήψης φαρμάκων, είναι απαραίτητη η αναφορά αυτών στον υπεύθυνο γιατρό, διότι είναι πολύ πιθανό να επηρεάσουν τις τιμές της αμυλάσης.Υπάρχουν κάποια φάρμακα τα οποία επηρεάζουν την αμυλάση και δίνουν ψευδώς αυξημένα αποτελέσματα. Αυτά τα φάρμακα είναι τα εξής: Ασπιρίνη. Αντισυλληπτικά. Κορτικοστεροειδή. Ινδομεθακίνη. Μορφίνη. Πενταζοκίνη. Χολινεργικά φάρμακα. Αιθυλική αλκοόλη. Οι αμυλάσες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν πρόσθετα σε τρόφιμα, και αναγράφονται με τον κωδικό Ε1100. Βρίσκουν εφαρμογή στην παρασκευή ψωμιού για τη μερική διάσπαση του αμύλου που υπάρχει στο αλεύρι προς απλούστερα σάκχαρα. Οι ζυμομύκητες που αποτελούν τη μαγιά μπορούν μετά να τραφούν με αυτά τα σάκχαρα, τα οποία μεταβολίζουν σε αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα (ζύμωση). Το αποτέλεσμα είναι η ανάπτυξη γλυκιάς γεύσης και η διόγκωση του ψωμιού κατά το ψήσιμο. Αμυλάσες προστίθενται ως συστατικά και σε καθαριστικά ή απορρυπαντικά για να διευκολύνουν τη διάσπαση υπολειμμάτων ή λεκέδων από αμυλούχες τροφές. Marshall W. Κλινική βιοχημεία. Ιατρικές εκδόσεις Λίτσας 2000, Αθήνα, ISBN 960-372-014-3. Φύτου-Παλληκάρη A, Καρίκας Γ. Μαθήματα βιοχημείας. Εκδόσεις λύχνος 2009, Αθήνα, ISBN 978-960-6607-50-9. Beckett G, Walker S, Rae P, Ashby P. Κλινική βιοχημεία. Lecture notes 2010. Αθήνα, ISBN 978-960-394-688-5. Stryer, Lubert (1997). Βιοχημεία. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Μπόσκος, Δημήτριος (2004). Χημεία Τροφίμων. Εκδόσεις Γαρταγάνης.