肌酸、磷酸肌酸和肌酸磷酸激酶

肌酸和磷酸肌酸 肌酸即α-甲基胍醋酸，磷酸肌酸为其高能磷酸化合物。

肌酸

磷酸肌酸

肌酸及磷酸肌酸是肌肉所特有的成分。人体含肌酸及磷酸肌酸共约120g，其中78%存在于肌肉中并主要以磷酸肌酸的形式存在，每100g横纹肌中约含350～400mg(相当于40mmol/L，是ATP浓度的5倍)。磷酸肌酸分子中的高能磷酸键水解时，△G01 =-43.1kJ/mol(-10.3kcal/mol)。而ATP的末端高能磷酸键水解时，△G01=-30. 5kJ/mol (-7.3kcal/mol)。因而磷酸肌酸比ATP更易进行高能磷酸基的转移反应。肌肉中的肌酸磷酸激酶(CPK)可催化磷酸肌酸与ADP之间的磷酸基转移反应及其逆反应。
肌酸～磷酸+ADP⇌肌酸+ATP △G⁰¹＝-12.6kJ/mol (3kcal/mol)。正反应的最适pH为6.8，逆反应的最适pH为9.0。这种磷酸基转移反应对于肌肉活动有重要生理意义。众所周知，肌肉活动所需能量只能直接来自ATP。然而肌肉中ATP的贮存量还不足维持一秒钟的收缩。而实际上肌肉在中等强度活动时，ATP含量并无减少，磷酸肌酸含量却可减低。肌质液的pH约为6，有利于正向的磷酸基转移反应(由肌原纤维CPK催化)，借此可保持肌原纤维收缩所需要的ATP得到及时而足量的供应。这对于防止僵直性收缩(缺乏ATP时形成肌动蛋白-肌球蛋白的僵直复合物) 是完全必要的。至于磷酸肌酸的补充则依赖于线粒体CPK所催化的高能磷酸基逆行转移反应。在线粒体通过脂肪酸及葡萄糖的有氧氧化及氧化磷酸化作用生成大量ATP。同时在线粒体内肌酸浓度较高，并具有丰富的CPK同功酶。这些条件有利于反应向生成磷酸肌酸的方向进行。可见，磷酸肌酸不但是贮存能量的物质，而且对于ATP从线粒体转运（至）耗能部位也有重要作用。某些无脊椎动物以磷酸精氨酸为肌肉中的贮能物质。磷酸肌酸及磷酸精氨酸统称磷酸原。
肌酸虽主要存在在肌肉中，却并非在肌肉中生成，是由三种氨基酸分二步在肾及肝中生成。合成步骤如下：
(1) 胍醋酸的生成： 精氨酸及甘氨酸在脒基转移酶的催化下生成胍醋酸。该酶主要存在于肾，亦少量存在于肝、胰、脾、脑等组织中。
(2) 胍醋酸甲基化生成肌酸胍醋酸在肝中的胍醋酸转甲基酶催化下甲基化生成肌酸，甲基供给者为S腺苷蛋氨酸(SAM)。
肌酸或磷酸肌酸在肌肉中可不经酶的催化以恒定的速度(约每天2%)自发地脱水或脱磷酸生成肌酐。肌酐做为一种代谢废物经血液随尿排出，成为血、尿中非蛋白氮(NPN)的一个成分。其每日排出量一般十分恒定。有时可从尿样中所含肌酐量判断所收集尿液延续的时间。血中肌酐的浓度为88～177μmol/L(1～2mg/dl)，正常成年男子每天每kg体重从尿排出肌酐20～26mg，女子排出约14～22mg。血、尿中肌酐含量主要决定于全身肌肉总量。肌肉越发达排出量越多。此外，在发热、糖尿病、长久禁食、甲状腺功能亢进及多种肌疾患 （如肌营养不良） 等情况下由于肌肉组织分解增强，肌酐排出量增多。再者，由于经肾小球滤过的肌酐完全不被重吸收而全部排到体外，故可通过肌酐清除率衡量肾功能。

正常成人亦从尿中排出少量肌酸，一般每日不超过150mg。大多数妇女肌酸的排出量为男子的二倍。行经、妊娠、产后2～3周内，肌酸排出量均见增加。小儿从尿排出的肌酸比成人为多。患类风湿性关节炎时，肌酸的排出量大为增多，而患骨关节炎时则不然。进行性神经性肌萎缩的病人尿中出现肌酸，而肌酐排出量减少。这可能是由于患者的肌肉从血中摄取肌酸减少所致，而且尿中肌酸排出量越多，肌力下降的程度越大。
肌酸磷酸激酶 (CPK或CK) 此酶在骨胳肌中的含量最多，在心肌、脑、肺及甲状腺中也有一些，在肝及红细胞中则活性很低。其必要基中有两个-SH基，因此半胱氨酸、谷胱甘肽及二硫苏糖等硫醇化合物可使之活化；而与巯基结合的离子，如Zn2+、Cu2+、Hg2+，则可抑制之。此外，Ca2+、Mg2+等二价阳离子也可活化此酶。CPK是一种对称的二聚体，由M（肌肉型）、B（脑型）两种亚单位构成。因而有MM、MB、BB三种同功酶。BB(CPK1)存在于脑、肾、胃、肺、小肠、脊髓、膀胱、甲状腺、小儿血清及脐带血中。MB(CPK2)存在于心肌、膈肌及舌中。脐带及小儿血中亦有中等活性。MM (CPK₃)主要存在于肌肉组织（包括心肌）中。
测定血清中CPK含量及其同功酶有一定临床意义。骨胳肌的任何创伤，即使是肌肉注射，亦可引起血清CPK活性增高。肌肉本身的疾病，如遗传性的各种肌营养不良或炎症性的皮肌炎或继发于内分泌或代谢紊乱的肌病均可引起血清CPK活性大幅度升高； 而神经源性肌肉疾患有时仅出现轻度增高。血清CPK活性及其同功酶的分析对心肌疾患的诊断更有意义。如发生急性心肌梗死后4h,MB(CPK2)便在血清中出现，在16～24h达到最高值，然后逐渐降低，于梗死后48h左右消失。发生心肌梗死后血中CPK-MB出现最早，然后依次为GOT、GPT及LDH。CPK-MB不但是诊断心肌梗死的一个灵敏而可靠的指标，而且还可通过测定其变化曲线来估计梗死面积和次数，从而可以判定预后。患肌营养不良时，三种CPK同功酶均可在血中出现，这是因为肌肉的退行性变导至胚胎性同功酶的出现，在早期胚胎肌肉中含有丰富的BB，而在成熟过程中BB逐渐被MB及MM取代，至妊娠5、6月便达到成人的酶谱。此外，CO中毒及恶性高热时血中并可出现MB。