氨基脲敏感性胺氧化酶病理生理功能的研究進(jìn)展

王振花(綜述),陳 軍(審校)

(1.廣東醫(yī)學(xué)院研究生部，廣東 湛江 524000； 2.深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院心血管內(nèi)科，廣東 深圳 518100)

氨基脲敏感性胺氧化酶(semicarbaide-sensitive amine oxidase,SSAO)是一類對氨基脲敏感的胺氧化酶。在哺乳動物，SSAO主要以膜結(jié)合形式存在于大多組織，尤其是血管內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，又以游離形式存在于血漿。SSAO是一種多功能酶，其病理生理功能因SSAO的組織分布不同而具有多樣性。SSAO能催化體內(nèi)內(nèi)源性甲胺、丙酮胺脫氨基，生成醛類、過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)和氨等細(xì)胞毒性物質(zhì)。在脂肪細(xì)胞，SSAO可以促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(glucose transport 4，GLUT 4)從脂肪細(xì)胞胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜，進(jìn)而調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)。在內(nèi)皮細(xì)胞，SSAO以血管黏附蛋白1(vascular adhesion protein-1，VAP-1)的形式存在，介導(dǎo)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、滲出過程。大量研究證實(shí)，SSAO及其代謝產(chǎn)物與動脈粥樣硬化、糖尿病血管并發(fā)癥、肥胖、阿爾茨海默病等密切相關(guān)[1-3]。深入研究SSAO的病理生理功能有助于闡明其在上述疾病中的作用機(jī)制，并為疾病的防治提供理論依據(jù)。

1 SSAO的概述

SSAO是一類含有二價銅離子、以6-羥基多巴醌為輔酶對氨基脲特別敏感的胺氧化酶，SSAO主要以二聚體形式存在，包含一個短的細(xì)胞質(zhì)鏈、一段獨(dú)立的跨膜區(qū)域以及細(xì)胞膜外高度糖基化的活性中心區(qū)域，6-羥基多巴醌和銅離子位于其活性位點(diǎn)[4]。SSAO在哺乳動物體內(nèi)有兩種存在形式，一種是以膜結(jié)合形式存在于多種組織，尤其是血管內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞，另一種是以游離形式存在于血漿，而血漿SSAO可能來源于膜結(jié)合型的SSAO與細(xì)胞膜分離后釋放入血以及富含SSAO的組織損傷后釋放SSAO入血[5]。哺乳動物胺氧化酶主要由AOC1、AOC2、AOC3和AOC4編碼，AOC1編碼二胺氧化酶，儲存于細(xì)胞內(nèi)，AOC2和AOC3編碼膜結(jié)合型SSAO，其中AOC2編碼視網(wǎng)膜特異SSAO，而AOC3編碼的SSAO分布于大多器官組織，AOC4在豬、犬、牛等動物編碼血漿SSAO[6-7]。

2 SSAO的氧化脫氨基作用

2.1SSAO的內(nèi)源性底物 甲胺和丙酮胺是SSAO的主要內(nèi)源性底物，經(jīng)SSAO催化脫氨基生成甲醛、丙酮醛、H2O2和氨。尿液和組織中均存在甲胺，體內(nèi)腎上腺素、肌酸、膽堿等代謝產(chǎn)生內(nèi)源性甲胺，同時也可以從食物、飲料及香煙煙霧中攝取外源性甲胺，導(dǎo)致體內(nèi)甲胺濃度升高。丙酮胺在體內(nèi)主要由蘇氨酸和甘氨酸代謝產(chǎn)生。早期研究證實(shí)，給予大鼠喂食SSAO抑制劑2-溴乙胺后，其尿中甲胺含量增加，表明SSAO是體內(nèi)甲胺代謝的關(guān)鍵酶[8]。

2.2SSAO酶促反應(yīng)產(chǎn)物的細(xì)胞毒性作用 內(nèi)源性甲醛主要由SAAO催化甲胺、組胺等胺類物質(zhì)脫氨基而生成，廣泛存在于動物體內(nèi)多種組織細(xì)胞。正常生理狀態(tài)下，甲醛在人體血液中維持在0.01～0.09 mmol/L，而隨著年齡的增加甲醛濃度逐漸升高[9]。為保持機(jī)體甲醛濃度的平衡，甲醛在人體內(nèi)主要通過甲醛脫氫酶催化生成甲酸隨尿液排出體外，或轉(zhuǎn)化成二氧化碳隨呼吸排出體外。甲醛的生物活性很強(qiáng)，可以與單胺、酰胺類物質(zhì)形成羥甲基、希夫堿、亞甲橋，進(jìn)一步導(dǎo)致蛋白質(zhì)之間或蛋白質(zhì)與單鏈DNA形成不可逆的共價交聯(lián)物，從而影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能和基因的正常表達(dá)，具有強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性作用[10]。Lin等[11]使用甲醛、H2O2及甲醛聯(lián)合H2O2分別處理體外培養(yǎng)的大鼠主動脈內(nèi)皮細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，甲醛能誘導(dǎo)大鼠主動脈內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生DNA蛋白交聯(lián)物(DNA-protein cross-links,DPC)，并且呈劑量及時間依賴性，人體生理濃度的甲醛短時間內(nèi)并不能明顯增加DPC的生成，然而其長期作用產(chǎn)生的DPC可能對內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生長期慢性損傷，最終引起機(jī)體病理生理改變。臨床研究證實(shí)，糖尿病合并血管并發(fā)癥患者SSAO活性較高，導(dǎo)致細(xì)胞毒性代謝產(chǎn)物增加，損傷內(nèi)皮細(xì)胞，介導(dǎo)糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生[12]。Tang等[13]給大鼠側(cè)腦室注射甲醛，發(fā)現(xiàn)甲醛能抑制大鼠海馬胱硫醚合酶，減少內(nèi)源性硫化氫的生成，誘發(fā)學(xué)習(xí)記憶障礙。Lu等[14]的研究證實(shí)，內(nèi)源性甲醛能誘導(dǎo)大鼠腦細(xì)胞和體外培養(yǎng)的神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)Tau蛋白高度磷酸化，導(dǎo)致Tau蛋白錯誤折疊并在細(xì)胞內(nèi)聚集，引發(fā)細(xì)胞變性死亡。

H2O2是SSAO氧化脫氨基作用的另一種反應(yīng)產(chǎn)物，可自由滲透到細(xì)胞膜，經(jīng)芬頓(Fenton)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮牧u自由基，誘導(dǎo)產(chǎn)生DPC，甚至直接引起DNA鏈的斷裂及DNA堿基序列改變。H2O2還可以與甲醛發(fā)生相互作用后產(chǎn)生氧自由基，同時改變甲醛活性，使甲醛變形能力增強(qiáng)，穿透性增強(qiáng)，更容易滲透至生物膜屏障區(qū)域，進(jìn)一步加強(qiáng)蛋白交聯(lián)、氧化應(yīng)激，損傷內(nèi)皮細(xì)胞[11]。

3 SSAO在能量代謝中的作用

在葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中，胰島素主要通過促進(jìn)GLUT從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜，刺激脂肪組織、心肌、骨骼肌等胰島素敏感組織對葡萄糖的攝取與利用。GLUT4是參與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的一種重要GLUT亞型，主要以囊泡的形式儲存在細(xì)胞質(zhì)中。Enrique-Tarancon等[15]在研究SSAO促進(jìn)脂肪細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和GLUT4轉(zhuǎn)移的作用機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，大鼠脂肪細(xì)胞中的SSAO主要以膜結(jié)合型形式表達(dá)于脂肪細(xì)胞膜表面，18%～24%SSAO表達(dá)于大鼠脂肪細(xì)胞、3T3-L1脂肪細(xì)胞、大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)含有GLUT4的囊泡中。SSAO底物苯甲胺與低劑量的釩鹽能促進(jìn)GLUT4轉(zhuǎn)移至大鼠脂肪細(xì)胞膜表面參與葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，可以達(dá)到胰島素促葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)效應(yīng)的50%～60%；使用SSAO抑制劑氨基脲后，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)作用被抑制，顯示SSAO的酶催化反應(yīng)可以促進(jìn)胰島素敏感組織對葡萄糖的攝取利用，而SSAO催化產(chǎn)物H2O2可能在SSAO介導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)中起關(guān)鍵作用。Mercader等[16]的研究亦證實(shí)，SSAO底物苯甲胺具有類胰島素作用，在沒有釩鹽的條件下也能促進(jìn)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，主要與SSAO催化產(chǎn)物H2O2相關(guān)。給予小鼠高脂飲食并在飲水時加入苯甲胺3600 mmol/(kg·d)處理17周，與高脂飲食而未給予苯甲胺組比較血脂、體質(zhì)量、血糖的變化，結(jié)果顯示苯甲胺可以抑制脂肪分解，降低血脂，減輕體質(zhì)量，調(diào)控葡糖糖轉(zhuǎn)運(yùn)[17]。Mercader等[18]給FVB/n雄性鼠飲用水中長期使用SSAO抑制劑氨基脲，發(fā)現(xiàn)FVB/n鼠體質(zhì)量指數(shù)下降了31%，體質(zhì)量下降了15%，表明氨基脲可以抑制小鼠脂肪沉積，減輕體質(zhì)量，SSAO可能在調(diào)節(jié)脂肪代謝中發(fā)揮重要作用。

4 SSAO在炎癥中的作用

VAP-1是一種唾液酸糖蛋白，主要表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞，介導(dǎo)淋巴細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附、滲出，趨化至炎癥部位參與炎性反應(yīng)。從人類內(nèi)臟平滑肌細(xì)胞分離純化出編碼VAP-1的cDNA序列與編碼單胺氧化酶的序列完全一致[19]。VAP-1是一種含有兩個跨膜鏈和一個短胞質(zhì)鏈的二聚體，其相對分子質(zhì)量在170×103～180×103之間，結(jié)構(gòu)中含有共價醌，對氨基脲敏感，有催化甲胺氧化脫氨基的作用，分布情況也和SSAO相似，表明VAP-1也是一種膜結(jié)合型SSAO[20]。近年來，研究者通常將VAP-1等同于SSAO進(jìn)行研究。

VAP-1表達(dá)于大多組織器官，生理狀態(tài)下，VAP-1主要以囊泡的形式存在于胞質(zhì)中，在炎性反應(yīng)時，囊泡可迅速易位與細(xì)胞膜融合，VAP-1含有唾液酸，可與白細(xì)胞表面的唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素(sialic acid-binding Ig-like lectin，Siglec)家族共價結(jié)合，調(diào)控白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附、滲出，同時Siglec中含有NH2基團(tuán)的精氨酸側(cè)鏈可作為VAP-1酶促反應(yīng)的底物，產(chǎn)生H2O2，進(jìn)一步調(diào)節(jié)炎癥微環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞表面含有可與VAP-1結(jié)合的兩個Sigelec亞型：Siglec-9、Siglec-10[21-22]。Tabi等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，SSAO抑制劑SzV-1287可以有效減弱急性及慢性炎性反應(yīng)，且不會出現(xiàn)環(huán)氧酶抑制劑所誘發(fā)潰瘍性疾病等不良反應(yīng)，但是在炎癥模型中，SSAO活性反而下降，考慮其原因可能為SSAO在炎癥早期發(fā)揮短暫作用，隨著白細(xì)胞的滲出至炎癥部位，SSAO從細(xì)胞膜脫落或被溶酶體降解。SSAO在炎癥的作用機(jī)制尚未完全闡明，仍需大量研究進(jìn)一步證實(shí)。

5 SSAO在細(xì)胞分化中的作用

Valente等[24]研究SSAO/VAP-1在小鼠胚胎發(fā)育過程中表達(dá)時發(fā)現(xiàn)，SSAO/VAP-1在小鼠胚胎組織表達(dá)呈時間及空間依賴性，首先在血管系統(tǒng)表達(dá)，其次表達(dá)于感官器官、平滑肌、骨骼肌，而在胚胎發(fā)育早期，SSAO/VAP-1酶幾乎不表達(dá)，隨著器官組織發(fā)育成熟，其催化活性急劇升高，因此SSAO/VAP-1可能參與小鼠胚胎組織器官的分化成熟。

6 小 結(jié)

SSAO是一個功能強(qiáng)大的蛋白家族，其催化內(nèi)源性胺類產(chǎn)生醛類及H2O2等導(dǎo)致蛋白交聯(lián)、提高氧化應(yīng)激，進(jìn)而損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能。SSAO在能量代謝調(diào)控及炎癥過程中也發(fā)揮重要作用。能量代謝紊亂引發(fā)的疾病與炎癥的緊密聯(lián)系日益受到關(guān)注，SSAO活性的變化與動脈粥樣硬化、糖尿病血管并發(fā)癥、神經(jīng)退行性病變、炎癥等密切相關(guān)。深入研究SSAO的生理功能及其在病理狀態(tài)下的活性的變化，探討其作用機(jī)制，可為推廣應(yīng)用SSAO抑制劑防治上述疾病提供理論依據(jù)。

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