Wprowadzenie

Fosfatazy alkaliczne (ALP) są metaloenzymami błony komórkowej i są syntetyzowane w jelitach, wątrobie, kościach, łożysku i w kanalikach proksymalnych nerek.1,2 Aktywność ALP w surowicy krwi pochodzi głównie z wątroby, a 50% z kości3 Izoenzymy ALP specyficzne dla nowotworów, takie jak Nago, Regan i Kasahara, są wydzielane przez guzy do osocza.4 Enzymy te działają w zasadowym pH (pH≥ 10) i są uśpione we krwi. Dokładne funkcje metaboliczne tego enzymu nie są do tej pory poznane. Okazuje się, że ALP jest związany z procesem zwapnienia kości oraz z transportem lipidów w jelicie. Katalizuje on hydrolizę estrów fosforanowych w środowisku zasadowym, generując rodnik organiczny i fosforan nieorganiczny z cząsteczek takich jak nukleotydy, białka i alkaloidy1 ALP występuje w wielu formach, z których niektóre są prawdziwymi izoenzymami, kodowanymi w różnych loci genetycznych.5

Aktywność ALP w surowicy jest zwykle mierzona w celu wykrycia wzrostu jej aktywności. Zwiększona aktywność ALP występuje w ciąży, dzieciństwie, chorobie Pageta, wewnątrz- i zewnątrzwątrobowym cholestatis i różnych innych chorobach kości. Poziom ALP jest najwyższy w pierwszych 6 miesiącach życia, następnie obniża się do w miarę stałego poziomu i zaczyna wzrastać po 9 latach z powodu zwiększonej aktywności osteoblastycznej. Obniża się do poziomu dorosłego po 20 r.ż. u chłopców i 17-18 r.ż. u dziewcząt.6,7

Niewiele uwagi poświęcono stanom klinicznym związanym z niską lub obniżoną aktywnością ALP u ludzi. Niską aktywność ALP można przypisać różnym przyczynom, takim jak: hipofosfatazja, operacje serca i krążenia pozaustrojowego, krew pobrana z EDTA lub antykoagulantem szczawianowym, niedoczynność tarczycy, niedobór witaminy C i B12, zespół zasadowy mleka, niedożywienie białkowo-kaloryczne, niedobór cynku i magnezu.8,9

Jony dwuwartościowe, takie jak Mg2+, Co2+& Mn2+ są aktywatorami ALP, a Zn2+ jest jonem metalu składowego. Dokładny stosunek jonów Mg2+/ Zn2+ jest konieczny, aby uniknąć wyparcia Mg2+ i uzyskać optymalną aktywność.3 Niski poziom magnezu w diecie był związany z niską aktywnością ALP, a szczury karmione dietą z niedoborem Mg wykazywały obniżoną aktywność ALP, która została odwrócona przez dodanie Mg do diety.10 Wiele badań wykazało również, że niedobór Zn wpływa niekorzystnie na enzymy i minerały związane z kośćmi, takie jak ALP oraz Ca, P i Mg.2

Z powyższych obserwacji, nasze badanie ma na celu ustalenie częstości występowania niedoboru minerałów u osób z niską aktywnością ALP i podczas rutynowej kontroli szacowania LFT, zakres niedoboru minerałów w różnych grupach społecznych można uzyskać.

Materiały i metody

To badanie przekrojowe zostało przeprowadzone w Dept. of Biochemistry, Institute of Medical Sciences, Bhubaneswar pod egidą Siksha 'O' Anusandhan University. Badanie obejmuje pacjentów ambulatoryjnych i pacjentów szpitalnych w grupie wiekowej 20-50 lat. Badani są wybierani spośród pacjentów, którzy z jakiegokolwiek powodu oddają krew w celu oceny testu czynności wątroby (LFT).

Brany jest od nich szczegółowy wywiad, a aktywność ALP w ich surowicy jest mierzona za pomocą automatycznego analizatora Roche Cobas Integra 400 plus przy użyciu metody Gen-2 Międzynarodowej Federacji Chemii Klinicznej (IFCC).11 Wartość ALP w zakresie 45-115 jednostek/litr (U/L) w populacji osób dorosłych jest uważana za prawidłową.2 Grupa badana obejmuje 42 osoby z niską aktywnością ALP (<45 U/L) jako przypadki i 45 zdrowych osób dobranych pod względem wieku i płci z prawidłową ALP jako populację kontrolną. Krew od tych osób poddano ocenie Zn i Mg.

Zn w surowicy oceniano metodą 2-(5-Nitro-2-pirydylazo)-5-(N-n-propylo-N-(3-sulfopropylo)amino)fenolu, sól disodowa, dehydrat (Nitro-PAPs), a Mg w surowicy oznaczano metodą Calmagite w pół autoanalizatorze (Photometer 5010) przy użyciu dostępnych na rynku zestawów.12,13

Przyczyny niskiego poziomu Zn, takie jak marskość wątroby, rak płuc, ostry zawał mięśnia sercowego (AMI), niewydolność nerek, niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, kortykosteroidy i doustna terapia antykoncepcyjna oraz przyczyny obniżenia poziomu Mg, takie jak zaburzenia wchłaniania, faza leczenia śpiączki cukrzycowej, przewlekła choroba nerek, przewlekły alkoholizm, zapalenie trzustki i nadczynność tarczycy również zostały wykluczone z grupy badanej.

Dane analizowano przy użyciu oprogramowania SPSS 20.0. Dane ciągłe wyrażono w postaci średniej i odchylenia standardowego, a proporcje w postaci odsetków. Średnie porównywano za pomocą testu t-Studenta. Korelację między zmiennymi ciągłymi przeprowadzono za pomocą testu korelacji Pearsona. Wartość p równą <0,05 uznajemy za istotną statystycznie.

Badanie zostało zatwierdzone przez instytucjonalną komisję etyczną. Przed przystąpieniem do badania uzyskano pisemną świadomą zgodę na udział w badaniu.

Wyniki i dyskusja

Do grupy badanej włączono 42 przypadki i 45 grup kontrolnych w wieku 20-50 lat.

Tabela-1 pokazuje, że 20 z 42 przypadków miało niedobór Zn, przyjmując 60-120 µg/dl jako zakres prawidłowy. Niedobór Zn w grupie kontrolnej stwierdzono u 3 spośród 45 osób. Zaobserwowano, że 22 z 42 przypadków miało niedobór Mg, przyjmując za normę 1,3-2,5 mEq/L. W grupach kontrolnych stwierdzono 3 osoby. W grupie kontrolnej niedobór Mg stwierdzono u 3 osób na 45 badanych.

Przy ocenie wartości Zn i Mg w badanej grupie stwierdzono, że średnia wartość Zn w przypadkach wynosiła 59,21±17,1 µg/dl w porównaniu do 73,4±8,6 µg/dl w grupie kontrolnej, co było istotne statystycznie. Podobnie średnia wartość Mg wynosiła 1,26±0,37 mEq/L w grupie badanej i 1,8±0,56 mEq/L w grupie kontrolnej, co również było istotne statystycznie (Tabela 2).

Tabela 1: Procentowy udział niedoborów Zn i Mg w badanej populacji

.

	Kontrole			Przypadki
	Zn niedobór	Niedobór Mg	ogółem	Zn deficient	Mg deficient	total
Numer	3	6	45	20	22	42
Procent	6.67	13.34	100	47.62	52.38	100

Tabela 2: Poziomy składników mineralnych w grupie badanej

Parametry	Kontrola (n=45)	Cases (n=42)	p value
Zn (µg/dl)	73.4±8.6	59.21±17.1	<0.001
Mg (mEq/L)	1.8±0.56	1.26±0.37	<0.05

Korelacja pomiędzy Cynkiem a fosfatazą alkaliczną (r=0.553, p<0.001) okazała się istotna statystycznie (ryc. 1). Gdy wartości Mg skorelowano z wartościami fosfatazy alkalicznej za pomocą korelacji Pearsona, wartość r wyniosła 0,491 i była istotna statystycznie przy wartości p <0,05 ( ryc. 2).

Rysunek 1: Korelacja Zn i fosfatazy alkalicznej Kliknij tutaj, aby wyświetlić rysunek

Rysunek 1: Correlation of Mg and Alkaline Phosphatase Click here to View figure

AnalP enzym ma ważną rolę badawczą w chorobach wątroby i kości. Ma ważną rolę w różnicowaniu chorób miąższowych wątroby do obturacyjnych chorób wątroby. Spadek ALP jest również znaleźć mieć rolę diagnostyczną w wykrywaniu różnych chorób. Badaniami objęto pacjentów w przedziale wiekowym 20-50 lat. Wyklucza to dzieci z kretynizmem i achondroplazją oraz kobiety po menopauzie z osteoporozą.

Okazało się, że 17 z 42 przypadków stanowiły kobiety, co sugeruje, że niski poziom ALP jest powszechny w populacji kobiet.10

W naszej grupie przypadków stwierdziliśmy znaczne obniżenie poziomu Zn i Mg, co sugeruje, że ALP jest metaloenzymem zawierającym Zn, a Mg jest ważnym promotorem ALP, co jest zgodne z badaniami autorów Naber, et al i Arise, et al,14,15.

W niniejszym badaniu 52,38% przypadków to niedobór magnezu, podczas gdy 47,62% przypadków to niedobór Zn, co jest wyższe niż odsetek stwierdzony przez innych autorów.10

Istnieje dodatnia korelacja pomiędzy Zn i fosfatazą alkaliczną w tych grupach, co oznacza, że Zn podnosi aktywność fosfataz alkalicznych, szczególnie kostnych. Aktywuje on również kinazę tyrozynową osteoblastów i syntazę RNA, co sugeruje jego rolę w tworzeniu kości. Jest to zgodne z danymi Peretz, et al., i Yamaguchi, et al.,16,17 Obecne badania wykazują znaczącą dodatnią korelację pomiędzy Mg i ALP, co sugeruje fakt, że jon metalu dwuwartościowego Mg jest silnym stymulatorem ALP. Mg zajmuje miejsce strukturalne na ALP, przekształcając ją w bardziej aktywną formę.15 Femi J Olorunniji i wsp. w swoich badaniach wykazali, że jony Mg i Zn oddziałują w celu aktywacji nieswoistej tkankowej fosfatazy zasadowej.18 Jony metali uczestniczą w katalizie, stabilizacji struktury białek i regulacji aktywności metaloenzymów. Definitywne wiązanie Mg z apo-ALP zależy zarówno od kooperatywnych efektów wiązania Zn, jak i od pH. Mg reguluje indukowane przez Zn przywrócenie aktywności i integralności strukturalnej loci wiążących metale.18

Odwrotnie badania innych autorów wykazały spadek aktywności ALP w próbce hemolizowanej o wysokim poziomie Zn i Mg. Może to wynikać z faktu, że Zn i Mg wywierają hamujący wpływ na aktywność ALP.19 Lum, et al., znaleźli również inne ważne przyczyny obniżenia aktywności ALP, z których ważne są: operacje serca, niedożywienie, hipofosfatazja, niedoczynność tarczycy, niedobór witaminy B12.19 Nie braliśmy tych kryteriów pod uwagę w tym badaniu.

Nasze badanie ujawnia silny związek poziomu Zn i Mg z aktywnością ALP. Stąd suplementacja Zn i Mg może zwiększać poziom fosfatazy alkalicznej w grupach z jej niedoborem.

Wnioski

Wyciągnięto wniosek, że aktywność ALP jest ważna nie tylko dla zwiększenia jej aktywności, ale także dla jej zmniejszenia. Niedobory Zn i Mg są najważniejszymi przyczynami niskiej aktywności ALP. W związku z tym w niniejszym badaniu ustalono częstość występowania niedoboru minerałów u osób z niską aktywnością ALP. W czasie badań kontrolnych można określić stopień niedoboru składników mineralnych w różnych grupach społecznych. Ponieważ Zn& Mg są niezbędne do wzrostu kości, przebudowy i różnych innych metabolizmów w organizmie, ich wymiana w diecie może być uruchomiona. Dieta zawierająca fosfor, zdrowe tłuszcze, Zn, witaminę B12 i witaminę A może być rozpoczęta w celu zwiększenia poziomu fosfatazy alkalicznej.

Podziękowania

Chcielibyśmy podziękować Mr.Abhijeet Senapati za jego wkład.

1. Warnes TW. Alkaline phosphatase. Gut. 1972;13(11):926-937.
   CrossRef
2. Young-Eun Cho, Ria-Ann R. Lomeda, Sang-HoonRyu, Ho-Yong Sohn, Hong-I Shin i John H. Beattie, et al. Niedobór Zn negatywnie wpływa na fosfatazę zasadową i stężenie Ca, Mg i P u szczurów. Nutrition Research and Practice. 2007;2:113-119.
3. Tietz textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics, Burtis C.A.; 4th Edition: 608-612.
4. Rosalki SB and Mcintyre N. Biochemical investigations in the management of liver disease; Oxford textbook of clinical hepatology, 2nd ed. New York: Oxford university press. 1999;503-521.
5. Moss DW. Perspectives in Alkaline phosphatase research. Chem. 1992;38:2486-92.
6. Schiele F, Henny J and Hitz J. Total bone and liver alkaline phosphatase in plasma: biological variations and reference limits. Chem. 1983;29:634-641.
7. Turan S, Topcu B, Gokce I, Guran T, Atay Z, Omar A, Akcay T and Bereket A. Serum alkaline phosphatase levels in healthy children and evaluation of alkaline phosphatase z-scores in different types of rickets. Clin. Res. Pediatr. Endocrinol. 2011;3(1):7-11:.
   CrossRef
8. Simko V. Alkaline phosphatases in biology and medicine. Dis. 1991;9:189-193.
   CrossRef
9. Lum G. Significance of Low Serum Alkaline Phosphatase activity in a predominantly adult male population. Chem. 1995;41(4):515-518.
10. Pimstone B, Eisenberg E and Stallone W. Decrease in Serum alkaline phosphatase activity produced by magnesium depletion in rats. Soc.Exp.Biol.; Med. 1966;123:201-3.
    CrossRef
11. Tietz NW et al. Clin.Chem.Clin.Biochem. 1983;21:731-740.
12. Tetsuo Makino. Chem.Acta. 1991;197:209-220.
    CrossRef
13. Clinical Chemistry, Principles, Procedures, Correlations, Michael L.Bishop, et al; 5th
14. Naber THJ, Baadenhuysen H, Jansen JBMJ, van den Hamer C i van den BroekNR. Aktywność fosfatazy alkalicznej w surowicy podczas niedoboru cynku i długotrwałego stresu zapalnego. Chim.Acta. 1996;249:109-127.
    CrossRef
15. Arise R. O., Davies F. F. and Malomo S. O. Independent and interactive effect of Mg2+ and Co2+ on some kinetic parameters of rat kidney alkaline phosphatase. Res. Ess. 2008;3:488-494.
16. Peretz A, Papadopoulos T, Willems D, Hotimsky A, Michiels N, Siderova V, Bergmann P and Neve J. Zinc supplementation increases bone alkaline phosphatase in healthy men. Trace Elem. Med. Biol. 2001;15:175-178.
    CrossRef
17. Yamaguchi M i Inamoto K. Różny wpływ hormonów regulujących wapń na metabolizm kości u szczurów odsadzonych od matki, którym doustnie podawano siarczan cynku. Metabolism. 1986;35:1044-1047.
    CrossRef
18. Olorunniji FJ, Igunnu A, Adebayo JO, Arise RO i Malomo SO. Cofactor interaction in the activation of tissue non-specific Alkaline phosphatase: Synergistic effects of Zn2+ and Mg2+ Biokemistri. 2007;19:43-48.
19. Farah, H, Al-Atoom, A and Shehab, G. Explanation of the decrease in alkaline phosphatase (ALKP) activity in hemolyzed blood samples from the clinical point of view: in vitro study. Jordan J. BiolSci. 2012;5:125-128.

Ta praca jest objęta licencją Creative Commons Attribution 4.0 International License.