آزمایش کولین استراز | استیل کولین استراز (AChE) | سودوکولین استراز (PChE) | Cholinesterase | Pseudocholinesterase

آزمایش کولین استراز سطح 2 ماده را حون بررسی می کند که به عملکرد صحیح سیستم عصبی کمک می کند. آنها استیل کولین استراز (AChE) و سودوکولین استراز (PChE) نامیده می شوند. اعصاب شما برای ارسال سیگنال به این مواد نیاز دارند. استیل کولین استراز در بافت عصبی و گلبول های قرمز خون یافت می شود. سودوکولین استراز عمدتاً در کبد یافت می شود.

اسامی دیگر:

• CHS
• AChE
• RBC Cholinesterase
• Red Cell Cholinesterase
• BChE
• Plasma Cholinesterase
• Pseudocholinesterase
• PCHE
• Erythrocyte Acetylcholinesterase
• Butyrylcholinesterase

چرا آزمایش کولین استراز درخواست می شود؟

• برای تعیین اینکه آیا در معرض و/یا مسمومیت برخی مواد شیمیایی ارگانوفسفات موجود در آفت کش ها قرار گرفته اید یا خیر (در صورت کار با سموم دفع سطح کولین استراز).
• گاهی اوقات برای شناسایی افراد مبتلا به کمبود سودوکولین استراز ارثی قبل از بیهوشی با سوکسینیل کولین شل کننده عضلات یا کمک به تعیین علت آپنه طولانی مدت پس از بیهوشی جراحی
• نظارت بر بیماران مبتلا به بیماری کبد، به ویژه آنهایی که تحت پیوند کبد هستند.
• شناسایی بیمارانی که از نظر یک ژن آتیپیک هموزیگوت یا هتروزیگوت هستند و سطوح پایینی از سودوکولین استراز دارند.

چه زمانی آزمایش کولین استراز بایستی انجام شود؟

• هنگامی که علائم مسمومیت با آفت کش ها را مشاهده می کنید یا به طور منظم در معرض خطر قرار گرفتن در معرض ارگانوفسفات ها هستید ، مانند کار در صنعت کشاورزی و/یا استفاده مکرر از حشره کش های ارگانوفسفات به عنوان مثال، پاراتیون، سارین، و تترااتیل پیروفسفات.
• هنگامی که شما یا یکی از بستگان نزدیک شما پس از استفاده از داروی سوکسینیل کولین برای یک عمل جراحی، آپنه طولانی مدت و فلج عضلانی را تجربه کرده اید.

نمونه مورد نیاز برای آزمایش کولین استراز:

• ظرف/لوله: لوله با درب بنفش (حاوی ضد انعقاد EDTA) برای استیل کولین استراز RBC / لوله با درب قرمز یا زرد (لوله اخته) برای تست سودوکولین استراز
• نوع نمونه: خون کامل / سرم
• حجم نمونه: 4 میلی لیتر / 2 میلی لیتر

روش های اندازه گیری استیل کولین استراز(AChE):

روش المن: روش المن یک روش رنگ سنجی پرکاربرد برای اندازه گیری فعالیت AChE است. در این روش از بستری به نام استیل تیوکولین یدید استفاده می شود که توسط AChE هیدرولیز می شود و تیوکولین و استات تولید می کند. سپس تیوکولین با یک معرف کروموژنیک به نام 5,5′-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) (DTNB) واکنش می دهد تا محصولی زرد رنگ تولید کند که می تواند به روش اسپکتروفتومتری اندازه گیری شود.

روش Hestrin: روش Hestrin یکی دیگر از روش های رنگ سنجی است که فعالیت AChE را اندازه گیری می کند. این ماده از بستری به نام استیل-بتا-متیل تیوکولین یدید استفاده می کند که توسط AChE هیدرولیز می شود تا بتا-متیل تیوکولین و استات تولید کند. سپس بتا متیل تیوکولین با DTNB واکنش می دهد تا یک محصول زرد رنگ تولید کند که می تواند به روش اسپکتروفتومتری اندازه گیری شود.

سنجش رادیومتریک: در سنجش رادیومتری، فعالیت AChE با استفاده از یک سوبسترای نشاندار شده رادیویی، مانند [methyl-^3H]استیل کولین اندازه گیری می شود. AChE سوبسترای نشاندار شده را برای تولید استات نشاندار شده هیدرولیز می کند، که می توان آن را با استفاده از شمارش جرقه مایع تعیین کرد.

سنجش الکتروفورتیک: روش الکتروفورتیک یک روش آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری فعالیت استیل کولین استراز (AchE) در نمونه استفاده می شود. این روش با استفاده از ژل الکتروفورز AChE را از سایر کولین استرازهای موجود در نمونه جدا می کند. سپس باندهای AChE جدا شده مشاهده می‌شوند و فعالیت آنها با استفاده از روش‌های رنگ‌آمیزی مخصوص بستر تعیین می‌شود.

در اینجا مراحل اساسی مربوط به انجام یک روش الکتروفورتیک برای اندازه گیری AChE وجود دارد:

• آماده سازی نمونه: نمونه (معمولاً پلاسمای خون یا سرم) را جمع آوری کرده و با رقیق کردن آن با محلول بافر مناسب آماده کنید. بافر باید طوری انتخاب شود که pH و قدرت یونی نمونه در محدوده قابل قبول حفظ شود.
• الکتروفورز: نمونه رقیق شده را روی یک ژل پلی آکریل آمید که با گرادیان غلظت آکریل آمید از پیش تعیین شده ریخته گری شده است، بارگذاری کنید. یک میدان الکتریکی روی ژل اعمال کنید تا کولین استرازهای مختلف را بر اساس بار و اندازه آنها جدا کنید.
• رنگ‌آمیزی: پس از الکتروفورز، ژل را با محلول رنگ‌آمیزی مخصوص بستر که حضور AChE را مشخص می‌کند، رنگ‌آمیزی کنید. محلول های رایج رنگ آمیزی شامل آلفا نفتیل استات است که در حضور AChE رنگ قرمز قهوه ای ایجاد می کند و استیل تیوکولین که با AChE واکنش می دهد و رنگ زرد ایجاد می کند.
• اسکن و آنالیز: ژل رنگ‌آمیزی شده را با استفاده از چگالی‌سنجی برای تعیین کمیت مقدار و فعالیت باندهای AChE اسکن کنید. برای تعیین فعالیت آنزیم در نمونه، نتایج را با استانداردها و کنترل ها مقایسه کنید.

روش مرجع برای اندازه گیری فعالیت استیل کولین استراز (AChE) روش المن است. این روش برای چندین دهه مورد استفاده قرار گرفته است و به طور گسترده ای به عنوان استاندارد طلایی برای اندازه گیری AChE پذیرفته شده است. روش المن از یک سنجش رنگ سنجی با بستری به نام استیل تیوکولین یدید و معرف کروموژنیک DTNB استفاده می کند.

هر دو روش Ellman و Hestrin برای اندازه گیری فعالیت AChE قابل اعتماد و دقیق در نظر گرفته می شوند و نتایج آنها به طور کلی قابل مقایسه است. با این حال، برخی از مطالعات نشان داده اند که روش Hestrin ممکن است حساس تر از روش Elman در تشخیص سطوح پایین فعالیت AChE باشد.

به طور کلی، انتخاب روش آزمایشگاهی برای انجام تست AChE به عواملی مانند تجهیزات و منابع موجود، نوع نمونه مورد آزمایش و کاربرد خاص آزمایش بستگی دارد. در محیط‌های بالینی، آزمایشگاه‌ها ممکن است از سنجش‌های خودکار یا سایر روش‌های استاندارد شده استفاده کنند که سرعت و کارایی بیشتری را ارائه می‌دهند. با این حال، در محیط‌های تحقیقاتی که دقت و دقت در اولویت هستند، ممکن است روش‌های تخصصی‌تری مانند سنجش الکتروفورتیک ترجیح داده شوند.

روش های اندازه گیری سودوکولین استراز (PChE):

سودوکولین استراز (PChE) که با نام بوتیریل کولین استراز (BChE) نیز شناخته می شود، آنزیمی است که داروهای خاصی مانند سوکسینیل کولین و میواکوریوم و همچنین برخی از ترکیبات حاوی استر را تجزیه می کند. چندین روش آزمایشگاهی برای اندازه گیری فعالیت PChE در یک نمونه وجود دارد. در اینجا رایج ترین آنها هستند:

روش المن: روش المن که برای اندازه گیری فعالیت استیل کولین استراز (AChE) نیز استفاده می شود، می تواند برای اندازه گیری فعالیت PchE با استفاده از بستری به نام بوتیریل تیوکولین یدید به جای استیل تیوکولین یدید اصلاح شود. سوبسترا توسط PChE هیدرولیز می شود تا تیوکولین و بوتیرات تولید شود که با DTNB واکنش داده و محصول زرد رنگی تولید می کند که می تواند به روش اسپکتروفتومتری اندازه گیری شود.

سنجش میشل: سنجش میشل از یک نسخه اصلاح شده واکنش المن برای اندازه گیری فعالیت PChE استفاده می کند. در این روش، مخلوطی از بوتیریل کولین و DTNB به نمونه اضافه می شود و سرعت واکنش در طول زمان با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازه گیری می شود.

سنجش رنگ حساس به pH: در این روش از رنگ حساس به pH به نام بروموکرزول بنفش استفاده می شود که با تغییر pH محلول، رنگ آن از بنفش به زرد تغییر می کند. PChE بوتیریل کولین را هیدرولیز می کند و بوتیرات تولید می کند که pH محلول را کاهش می دهد و باعث تغییر رنگ می شود. سرعت تغییر رنگ را می توان به روش اسپکتروفتومتری برای تعیین فعالیت PChE اندازه گیری کرد.

سنجش الکتروفورتیک: روش الکتروفورتیک برای PchE مشابه روش الکتروفورتیک برای AChE است. این شامل جداسازی PchE از سایر کولین استرازها در نمونه با استفاده از الکتروفورز ژل، و سپس رنگ‌آمیزی و آنالیز چگالی‌سنجی برای تعیین کمیت مقدار و فعالیت PchE است.

روش مرجع برای اندازه گیری فعالیت سودوکولین استراز (PChE) روش المن است که به روش رنگ سنجی نیز معروف است. این روش استاندارد طلایی در نظر گرفته شده است و به طور گسترده در محیط های تحقیقاتی و بالینی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، این روش به پرسنل ماهر نیاز دارد و می تواند زمان بر باشد.

روش ارجح برای اندازه گیری فعالیت PcheE ممکن است بسته به آزمایشگاه و منابع آن متفاوت باشد. سنجش‌های خودکار به دلیل سهولت استفاده، سرعت و تکرارپذیری به طور فزاینده‌ای محبوب می‌شوند. سنجش رنگ حساس به pH نیز یک جایگزین ساده و ارزان است که می تواند نتایج قابل اعتمادی ارائه دهد. در نهایت انتخاب روش به نیازهای خاص آزمایشگاه و تجهیزات و تخصص موجود بستگی دارد.

آمادگی قبل از انجام آزمایش کولین استراز:

• به آمادگی خاصی نیاز ندارد
• داروهایی که ممکن است بر سطح کولین استراز تأثیر بگذارند باید 24 ساعت قبل از نمونه برداری استفاده نشوند.
• در صورت برنامه ریزی برای جراحی، خون گیری باید حداقل 2 روز قبل از عمل انجام شود.

چه چیزی در آزمایش کولین استراز مورد بررسی قرار می گیرد؟

کولین استرازها آنزیم هایی هستند که در عملکرد صحیح سیستم عصبی نقش دارند. دو آنزیم کولین استراز جداگانه در بدن وجود دارد: (1) استیل کولین استراز، که در گلبول های قرمز خون و همچنین در ریه ها، طحال، انتهای عصبی و ماده خاکستری مغز یافت می شود و (2) سودوکولین استراز (بوتیریل کولین استراز) یا PchE، که در سرم و کبد، ماهیچه، لوزالمعده، قلب و ماده سفید مغز یافت می شود. آزمایش کولین استراز فعالیت این آنزیم ها را اندازه گیری می کند.

استیل کولین استراز با تجزیه استیل کولین (یک ماده شیمیایی که به انتقال سیگنال ها در انتهای عصبی کمک می کند) در انتقال تکانه های عصبی نقش دارد. کاهش فعالیت آنزیم استیل کولین استراز باعث استیل کولین اضافی در انتهای عصبی می شود. این می تواند منجر به تحریک بیش از حد اعصاب در بافت ها و اندام های بدن شود. سودوکلین استراز در پردازش و متابولیسم داروها نقش دارد.

پاتوفیزیولوژی کولین استراز:

• کولین استراز سرم آزمایشی است که سطح خونی آنزیم هایی مانند استیل کولین استراز و سودوکولین استراز را بررسی می کند.
• کولین استراز آنزیمی از گروه هیدرولازها است.
• می تواند تجزیه یک گروه آسیل را از استرهای مختلف کولین و استیل کولین کاتالیز کند.
• استیل کولین استراز به عنوان کولین استراز واقعی شناخته می شود.
• استیل کولین استراز اولین انتقال دهنده عصبی قابل توجه است و در نورون های کولینرژیک پیش سیناپسی از استیل CoA مشتق شده از متابولیسم لیپید تشکیل می شود.
• مهار کننده های آنزیم سودوکولین استراز عبارتند از: آلکالوئیدهای پروستیگمین و فیزوستیگمین هر دو آنزیم را مهار می کنند.
• هر دو آنزیم به طور غیر قابل برگشت توسط برخی ترکیبات آلی فسفر مانند دی ایزوپروپیل فلوروفسفات مهار می شوند.
• هر دو آنزیم همچنین توسط انواع زیادی از ترکیبات مانند مورفین، آمین های سوم، کینین، فنوتیازین ها، پیروفسفات، سیترات، نمک صفراوی، بورات و فلوراید مهار می شوند.
• استیل کولین استراز در بافت عصبی، گلبول های قرمز خون، ریه، ماده خاکستری مغز و طحال یافت می شود.
• سودوکولین استراز عمدتاً در کبد، همچنین در پانکراس، قلب، ماده سفید مغز و سرم وجود دارد.
• این آنزیم ها به عملکرد صحیح سیستم عصبی کمک می کنند.
• استیل کولین استراز و سودوکولین استراز برای ارسال سیگنال از طریق اعصاب مورد نیاز است.
• سودوکولین استراز، معروف به بوتیریل کولین استراز یا کولین استراز پلاسما، به تجزیه یک ماده شیمیایی که اعصاب برای ارسال سیگنال به آن نیاز دارند، کمک می کند.
• تفاوت بین دو نوع کولین استراز به ترجیحات مربوطه آنها برای سوبسترا بستگی دارد.
  استیل کولین استراز استیل کولین را سریعتر هیدرولیز می کند.
• سودوکولین استراز بوتیریل کولین را سریعتر هیدرولیز می کند.
• سطح سودوکولین استراز ممکن است در بیماران مبتلا به بیماری پیشرفته کبد کاهش یابد.
• در 90 درصد موارد انفارکتوس حاد میوکارد، افزایش سودوکولین استراز پلاسما مشاهده شد.
• استیل کولین استراز می تواند چندین نوع شایع از نقایص مادرزادی، از جمله نقایص دیواره شکم و لوله عصبی را تایید کند.

دو دلیل رایج برای آزمایش سطح فعالیت در خون عبارتند از:

قرار گرفتن در معرض آفت کش های ارگانوفسفات حشره کش های حاوی ارگانوفسفات می توانند فعالیت کولین استراز و سودوکولین استراز را مهار کنند.

علائم می تواند با قرار گرفتن در معرض حشره کش ها شدید باشد یا با قرار گرفتن در معرض مزمن به تدریج ظاهر شود. جذب می تواند از طریق استنشاق، بلعیدن یا تماس با پوست رخ دهد.

آزمایش استیل کولین استراز گلبول قرمز و سودوکولین استراز سرم ممکن است برای تشخیص مسمومیت حاد یا برای پایش افرادی که در معرض شغل این مواد شیمیایی قرار دارند، مانند کارگران مزرعه یا کسانی که با مواد شیمیایی صنعتی کار می کنند، انجام شود. نیمه عمر سودوکولین استراز در سرم حدود 8 روز است و کولین استراز “واقعی” (AchE) گلبول های قرمز بیش از 3 ماه است. قرار گرفتن در معرض سموم و حشره  کش ها (تا چند هفته) با سنجش سودوکولین استراز و قرار گرفتن در معرض ماه‌ها بعد با اندازه‌گیری آنزیم گلبول قرمز تعیین می‌شود.

کمبود سودوکولین استراز ارثی. برخی از افراد به دلیل نوع نقص ژنتیکی آنزیم سودوکولین استراز دچار کمبود ارثی هستند. این آنزیم توسط بدن برای غیرفعال کردن (متابولیزه شدن) سوکسینیل کولین (شل کننده عضلات که معمولاً در حین عمل جراحی استفاده می شود) استفاده می شود. افرادی که سطوح سودوکولین استراز پایینی دارند یا سودوکولین استراز معیوب دارند ممکن است عوارض طولانی مدت دارو را تجربه کنند، با فلج عضلانی طولانی مدت و آپنه به دنبال بیهوشی.

علاوه بر این، افرادی که از نظر وراثت ژنتیکی هموزیگوت هستند ممکن است در معرض خطر بیشتری از عوارض جانبی قرار بگیرند تا آنهایی که هتروزیگوت هستند. آزمایش سودوکولین استراز را می توان قبل از جراحی در افرادی که سابقه خانوادگی آپنه طولانی مدت پس از استفاده از سوکسینیل کولین دارند تعیین کرد که آیا در معرض خطر عوارض مربوط به این دارو هستند یا خیر.

از آنجایی که برخی بیماران با یک نوع سودوکولین استراز غیرفعال دارای سطوح کمی سودوکولین استراز هستند، همچنان اثرات فلج کننده طولانی مدت سوکسینیل کولین دارند، معمولاً آزمایش دوم (مهار دیبوکائین یا فلوراید) نیز انجام می شود.

دیبوکائین یک بی حس کننده موضعی شناخته شده است که عملکرد سودوکولین استراز طبیعی را مهار می کند. عدد مهار دیبوکائین (DN) یا فلوراید درصدی از فعالیت سودوکولین استراز است که با افزودن دیبوکائین یا فلوراید به نمونه سرم بیمار مهار می شود. اگر سودوکولین استراز کل نرمال باشد و DNها کم باشند، وجود یک نوع سودوکولین استراز غیرعملکرد مشکوک است و بیمار در معرض خطر فلج طولانی مدت ناشی از سوکسینیل کولین خواهد بود. DN یا عدد فلوراید با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود.

عدد دیبوکائین (فلوراید) = 100 × (1 – فعالیت آنزیم با بازدارنده / فعالیت آنزیم بدون بازدارنده)

کاهش فعالیت آنزیم سودوکولین استراز در ارتباط با DN کمتر از 30 نشان دهنده خطر بالا برای فلج طولانی مدت است. فعالیت آنزیم سودوکولین استراز نرمال تا کاهش یافته در ارتباط با دیبوکائین 30 تا 79 خطر متغیر را نشان می دهد. تفسیر فنوتیپ (هموزیگوت یا انواع مختلف هتروزیگوسیتی) بر اساس فعالیت کل سودوکولین استراز و درصد مهار ناشی از دیبوکائین است.

عوامل مداخله گر در آزمایش کولین استراز:

• بارداری مقادیر تست را کاهش می دهد.
• تشخیص این نکته مهم است که اگر بیمار عملکرد عضلانی خود را به دست نیاورد، سطح سودوکولین استراز را نمی توان در بیماران بعد از عمل در اتاق ریکاوری اندازه گیری کرد، زیرا ممکن است یک یا چند داروی فوق در طول جراحی تجویز شود و نتایج را تحت تاثیر قرار دهد.
• داروهایی که ممکن است باعث کاهش مقادیر شوند عبارتند آتروپین، کافئین، کلروکین هیدروکلراید، کدئین، سیکلوفسفامید، استروژن، اسید فولیک، مهارکننده های MAO، سولفات مورفین، نئوستیگمین، داروهای ضد بارداری خوراکی، فنوتیازین ها، فیزوستیگمین، فسفولین ید، پیریدوستیگمین بروماید، کینیدین، سولفات کینین، سوکسینیل کولین، تئوفیلین، ویتامین K.

اهمیت بالینی آزمایش کولین استراز:

 افزایش سطح سرم

• هیپرلیپیدمی
• نفروز
• دیابت: افزایش سطوح بدون هیچ گونه پاتوفیزیولوژی شناخته شده مشاهده می شود.

کاهش سطح سرمی

• مسمومیت ناشی از حشره کش های آلی فسفات: مواد شیمیایی این ماده از فعالیت کولین استرازها جلوگیری می کند.
• بیماری سلول های کبدی
• سوء تغذیه و سایر اشکال هیپوآلبومینمی: آلبومین در انتقال و عملکرد کولین استرازها مهم است.

افزایش سطوح RBC

• رتیکولوسیتوز
• کم خونی داسی شکل: افزایش پیش سازهای RBC با سطوح بالاتر کولین استراز واقعی مرتبط است.

کاهش سطوح RBC

• افراد مبتلا به کمبود آنزیمی مادرزادی: کولین استرازها سنتز نمی شوند.
• مسمومیت از حشره کش های آلی فسفات: به سطوح سرمی مراجعه کنید.

ملاحظات بالینی آزمایش کولین استراز:

استیل کولین استراز به طور معمول در مایع آمنیوتیک یافت نمی شود. افزایش فعالیت کولین استراز، هنگامی که در مایع آمنیوتیک یافت می شود، نشان دهنده شواهد قوی برای نقص لوله عصبی (NTD) است. هنگامی که بر اساس نتایج غربالگری آلفا فتوپروتئین سرم مادر (AFP) مشکوک به NTD یا از طریق سونوگرافی تشخیص داده می شود، تجزیه و تحلیل AFP و استیل کولین استراز (AchE) در مایع آمنیوتیک ابزار تشخیصی مفیدی هستند.

محدوده مرجع آزمایش کولین استراز:

• Serum cholinesterase: 8–18 units/mL or 8–18 units/L (SI units)
•  RBC cholinesterase: 5–10 units/mL or 5–10 units/L (SI units)
•  Dibucaine inhibition: 79%–84%

نتایج و محدوده نرمال وابستگی زیادی به روش و کیت انجام دهی دارد.