肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展

劉文麗，蔣瑩子，趙麗青，張培新，王淑蘭

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肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展

劉文麗1，蔣瑩子1，趙麗青1，張培新1，王淑蘭2

1 深圳大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 深圳 518060 2 東北大學(xué)理學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110819

劉文麗, 蔣瑩子, 趙麗青, 等. 肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展. 生物工程學(xué)報(bào), 2018, 34(12): 1953–1962.Liu WL, Jiang YZ, Zhao LQ,et al. Research progress of heparinase in the field of medicine. Chin J Biotech, 2018, 34(12): 1953–1962.

肝素酶是一類能夠特定切割肝素或硫酸乙酰肝素中α-1,4糖苷鍵并將其裂解成有活性寡糖片段的酶，主要分為真核生物肝素酶 (Heparanase) 和原核生物肝素酶 (Heparinase)。由于原核生物肝素酶是一種高效綠色的生物催化劑，因此近年來(lái)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用性研究逐漸被重視。文中結(jié)合本課題組相關(guān)工作，歸納介紹了原核生物肝素酶通過(guò)作用于硫酸肝素蛋白聚糖 (HSPGs) 生成肝素小分子，抑制腫瘤細(xì)胞增殖方面的應(yīng)用；原核生物肝素酶在制備第三代創(chuàng)新型抗凝血藥物低分子量肝素 (Low molecular weight heparin, LWMH) 和超低分子量肝素(Ultra low molecular weight heparin, ULMWH) 方面的應(yīng)用；原核生物肝素酶作為肝素拮抗藥物等醫(yī)藥領(lǐng)域的重要應(yīng)用；并展望了原核生物肝素酶的未來(lái)應(yīng)用前景及挑戰(zhàn)。

肝素酶，腫瘤治療，肝素拮抗藥物，低分子量肝素，超低分子肝素

肝素酶是一類能夠特定切割肝素或硫酸乙酰肝素中α-1,4糖苷鍵并將其裂解為有活性寡糖片段的酶，因其高效、綠色的特點(diǎn)吸引了科研工作者對(duì)其在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的研究興趣。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)乙酰肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的綜述比較多，對(duì)于肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的研究綜述較少。與以前的肝素酶綜述相比，筆者結(jié)合本課題組近幾年對(duì)原核生物肝素酶研究的結(jié)果，綜述了原核生物肝素酶通過(guò)作用于硫酸肝素蛋白聚糖 (HSPGs)生成肝素小分子，抑制腫瘤細(xì)胞增殖方面的應(yīng)用；原核生物肝素酶在制備第三代創(chuàng)新型抗凝血藥物低分子量肝素 (Low molecular weight heparin, LWMH) 和超低分子量肝素 (Ultra low molecular weight heparin, ULMWH) 方面的應(yīng)用；原核生物肝素酶作為肝素拮抗藥物等醫(yī)藥領(lǐng)域的重要應(yīng)用。其中利用課題組自篩選的拉烏爾菌屬sp. NX-TZ-3-15和普羅威登斯菌屬NX-XC-12產(chǎn)生的原核生物肝素酶已成功制備出分子量和Factor Xa: IIa活性均具有優(yōu)勢(shì)的超低分子肝素ULMWH。

1 肝素酶簡(jiǎn)介

1.1 肝素酶的定義和分類

肝素 (Heparin, HP) /硫酸乙酰肝素 (Heparan sulfate, HS)，是由D-乙酰氨基葡萄糖中20–100個(gè)不飽和單元形成的線性鏈組成的，其中D-乙酰氨基葡萄糖通過(guò)α-1,4糖苷鍵連接到葡萄糖醛酸上，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1[1-2]。

HP/HS是粘多糖 (Glycosaminoglycans, GAGs) 中的一員，具有一定的生理功能, 一般用作抗凝血藥物等[3]。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)不管真核生物還是原核生物，都會(huì)產(chǎn)生降解HP/HS的酶，這些真核生物和原核生物體內(nèi)的內(nèi)切酶 (糖苷內(nèi)切酶) 可以特定切開(kāi)HP/HS殘基中多聚糖鏈內(nèi)的糖苷鍵，因此統(tǒng)稱這一類酶為肝素酶[3]。其中，真核生物產(chǎn)生的肝素酶稱為類肝素酶或乙酰肝素酶 (Heparanase)，是以水解方式降解HS，而原核生物產(chǎn)生的肝素酶稱為原核生物肝素酶，是以裂解的方式降解HP或HS。Heparanase能夠水解硫酸乙酰肝素蛋白聚糖 (HSPGs) 的肝素類側(cè)鏈破壞細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 和基底膜 (BM) 的基本結(jié)構(gòu)，從而釋放并激活連接在Heparin類側(cè)鏈上的活性物質(zhì)，它與血管生成、腫瘤轉(zhuǎn)移、炎癥等病理過(guò)程密切相關(guān)[3]。Heparanase在人類腫瘤中是優(yōu)先表達(dá)的，在低轉(zhuǎn)移性腫瘤組織細(xì)胞中的過(guò)度表達(dá)能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散和血管化，從而引起癌癥的惡化。而在非侵入性和非免疫組織中表達(dá)的Heparanase對(duì)在胚胎發(fā)育和成人階段的組織成形、再生和修復(fù)等方面有重要作用。酶原和活性狀態(tài)的Heparanase對(duì)成骨細(xì)胞[4]、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和神經(jīng)細(xì)胞分化[5-7]等生物功能有重要作用。微生物源肝素酶主要分3種：原核生物肝素酶Ⅰ(EC 4.2.2.7)、原核生物肝素酶Ⅱ、原核生物肝素酶Ⅲ (乙酰肝素酶，EC 4.2.2.8)。這3種純化的原核生物肝素酶，在切割HP和HS的能力上有所不同。原核生物肝素酶Ⅰ只能裂解肝素，裂解肝素重復(fù)單位中的HNS.6X-IIS鍵，產(chǎn)生△-4,5位不飽和糖醛酸，留下1個(gè)還原性末端；原核生物肝素酶Ⅱ底物選擇性最寬，對(duì)HP和HS中的HNY.6X-U2x鍵均有切割作用；原核生物肝素酶Ⅲ 特定切割HS，切割HNAC-Ⅰ和HNY.6X-G鍵。其中，原核生物肝素酶Ⅰ和原核生物肝素酶Ⅲ 需要鈣離子激活，而原核生物肝素酶Ⅱ不需要鈣離子激活。

圖1 肝素結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 肝素酶的來(lái)源

1.2.1 真核生物來(lái)源的Heparanase

真核生物來(lái)源的Heparanase主要表達(dá)于細(xì)胞非浸潤(rùn)組織和非免疫組織，負(fù)責(zé)人類胚胎發(fā)育和成人階段的組織形成、修復(fù)和再生；優(yōu)先表達(dá)于低轉(zhuǎn)移性的腫瘤細(xì)胞，如黑色素瘤和癌癥細(xì)胞[8-10]等，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的入侵和血管化，導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。

1.2.2 微生物來(lái)源的原核生物肝素酶

原核生物肝素酶最早是從肝素黃桿菌(前人稱其為) 中發(fā)現(xiàn)的，是一種能夠裂解Heparin的微生物，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生外切糖苷酶、磷酸二酯酶和磺胺類酶等進(jìn)一步作用于酶解產(chǎn)生的低聚糖產(chǎn)物。

除了從中分離出原核生物肝素酶外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還先后從鞘氨醇桿菌屬和芽孢桿菌屬中分離出原核生物肝素酶，這些細(xì)菌主要來(lái)源于土壤[11]和食物研磨廢物[12]。此外，近些年還有一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)分別來(lái)源于人體腸道、人體牙周和土壤中的糞便擬桿菌[13]、黃曲霉[14]和不動(dòng)桿菌[15]產(chǎn)生原核生物肝素酶，但至今尚不明確土壤細(xì)菌產(chǎn)生原核生物肝素酶的原因，猜測(cè)可能是土壤細(xì)菌可利用原核生物肝素酶去降解腐尸中的GAGs。據(jù)報(bào)道，從人類腸道中分離出的糞便擬桿菌HJ-15能夠產(chǎn)生原核生物肝素酶[13]。所有這些原核生物肝素酶在pH 8.5–10下都是帶正電荷的，這可能與其可降解高度聚陰離子基質(zhì)的天然本質(zhì)有關(guān)。這些酶與從中分離出的原核生物肝素酶相比，在分子量、等電點(diǎn)、氨基酸組成以及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)上都有所不同。此外，利用抗體實(shí)驗(yàn)、氨基酸分析測(cè)序、肽質(zhì)量指紋圖譜以及DNA印跡法等方法比較來(lái)自于不同細(xì)菌的原核生物肝素酶，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有很大的相似性。Yoshida等[16-18]研究表明，在基因序列上和推導(dǎo)出的氨基酸序列上與酸性多糖裂解酶家族用以降解硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸的酶有部分相似[17]。Hyun等[13]的研究表明HJ-15的重組原核生物肝素酶Ⅲ與來(lái)自的原核生物肝素酶Ⅱ有70%的同源性。Dzvova等的研究結(jié)果表明銅綠假單胞菌UCBPP-PA14能夠產(chǎn)生原核生物肝素酶，類似于原核生物肝素酶Ⅱ[19]。Chaudhary等從韓國(guó)京畿大學(xué)的森林土壤中分離出菌株K-4-11-1能夠產(chǎn)生原核生物肝素酶[20]。作者所在課題組于2017年于土壤中分離出sp. NX-TZ-3-15和NX-XC-12，經(jīng)天青A法證實(shí)均產(chǎn)生原核生物肝素酶，并經(jīng)過(guò)初步分離純化，目前已達(dá)到電泳級(jí)純度?，F(xiàn)已報(bào)道的和筆者分離出的一些原核生物肝素酶的來(lái)源及基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原核生物肝素酶來(lái)源及基本性質(zhì)

2 Heparinase在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 Heparinase在腫瘤治療中的應(yīng)用

眾所周知，癌癥的腫瘤細(xì)胞增殖和二次轉(zhuǎn)移是不可控制的。腫瘤組織可分為3個(gè)室 (Compartments)，分別為腫瘤細(xì)胞室、內(nèi)皮細(xì)胞室和細(xì)胞外基質(zhì)室 (Extracellular matrix, ECM)，ECM干涉腫瘤細(xì)胞室和內(nèi)皮細(xì)胞室，并且調(diào)控整個(gè)細(xì)胞室。硫酸肝素蛋白聚糖 (Heparan sulphateproteoglycans, HSPGs) 以及結(jié)構(gòu)蛋白是ECM細(xì)胞表面的重要組成部分。HSPGs所在的位置有助于調(diào)控細(xì)胞擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，從而控制腫瘤的生長(zhǎng)和血管生成[23]。在內(nèi)皮細(xì)胞表面上的HSPGs是各種促血管生成生長(zhǎng)因子的共受體，如成纖維細(xì)胞室生長(zhǎng)因子 (FGF)、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF) 和抗血管生成因子 (內(nèi)皮抑素)[24]。一些研究結(jié)果表明Heparin對(duì)腫瘤擴(kuò)散、血管生成以及新陳代謝等有一定影響[25-27]。新血管的形成是腫瘤生長(zhǎng)、入侵和新陳代謝過(guò)程中的致病中心步驟，腫瘤通過(guò)新血管的形成獲得養(yǎng)分，而原核生物肝素酶通過(guò)作用于HSPGs，生成Heparin小分子，抑制毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，抑制新血管形成，從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用[28-29]。原核生物肝素酶Ⅰ、Ⅱ 和Ⅲ 的抗血管生成活性不同，導(dǎo)致生成的肝素小分子的功效不同，抑制腫瘤細(xì)胞的能力也不同。原核生物肝素酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 抑制新血管形成從而抑制腫瘤增殖的作用機(jī)制與其在受體結(jié)合水平上改變FGF的功能有關(guān)[30-32]，研究發(fā)現(xiàn)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞 (EC) 經(jīng)原核生物肝素酶處理后會(huì)極大地降低其與FGF結(jié)合能力，結(jié)果表明，經(jīng)125 nmol/L原核生物肝素酶Ⅰ處理后，F(xiàn)GF的結(jié)合能力將損失95%。FGF結(jié)合硫酸肝素和受體位點(diǎn)的能力減少到50%，抑制腫瘤細(xì)胞增殖的能力也減少到50%，原核生物肝素酶Ⅰ的濃度為0.5 nmol/L和1.5 nmol/L時(shí)，抑制FGF結(jié)合的能力最強(qiáng)；當(dāng)原核生物肝素酶Ⅱ的濃度是2 nmol/L和8 nmol/L時(shí)，抑制FGF結(jié)合的能力最強(qiáng)；原核生物肝素酶Ⅲ 的濃度是0.15 nmol/L和0.2 nmol/L時(shí)，抑制FGF結(jié)合的能力最強(qiáng)[34]。

2.2 原核生物肝素酶在研究HP/HS精確結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

HP/HS作為粘多糖中的一員，分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，至今該類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和成分分析仍是糖生物化學(xué)中的難題之一。研究HP/HS的序列是深入了解HP/HS結(jié)構(gòu)的有效方法，主要利用原核生物肝素酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 裂解HP/HS多糖序列，由于裂解位置的不同，從而獲得特定的序列信息。利用原核生物肝素酶裂解HP/HS可以直接測(cè)定HP/HS結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵松锔嗡孛冈谇懈頗P和HS時(shí)有著高度的底物專一性，切割HP和HS中的α-1,4糖苷鍵并產(chǎn)生含有非還原性4,5-不飽和糖醛酸殘基的雙糖，這一過(guò)程涉及了由一種或多種混合原核生物肝素酶裂解HP/HS的過(guò)程，是一個(gè)由長(zhǎng)鏈解聚成二糖組分的過(guò)程，包含非還原末端的己糖醛酸差向異構(gòu)體在C4和C5間形成C=C雙鍵時(shí)消失的結(jié)構(gòu)信息，對(duì)于明確由肝素產(chǎn)生的寡糖結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義，不僅可以了解Heparin與蛋白質(zhì)的相互作用，還可以確定Heparin與蛋白質(zhì)結(jié)合所需的精確結(jié)構(gòu)。Rabenstein[35]通過(guò)原核生物肝素酶Ⅰ裂解Heparin獲得具有抑制血管平滑肌細(xì)胞活性的小分子Heparin，研究發(fā)現(xiàn)大于14個(gè)單糖單位的小分子Heparin具有完全抑制血管平滑肌的細(xì)胞活性。總之，原核生物肝素酶作為一類能夠特異性地將肝素粘多糖裂解成有活性的寡糖片段的工具酶，可用于分析Heparin類物質(zhì)及其產(chǎn)生寡糖的結(jié)構(gòu)與功能，從而進(jìn)一步了解Heparin的構(gòu)效關(guān)系，促進(jìn)Heparin類物質(zhì)的生物化學(xué)、生理和病理作用的研究。

2.3 利用原核生物肝素酶制備LWMH和ULWMH

Heparin是一種糖胺聚糖類天然藥物，于1916年[34]被Mclean發(fā)現(xiàn)具有抗凝血功能。1935年開(kāi)始被用作臨床抗凝藥物，成為僅次于胰島素的第二大類天然產(chǎn)物藥物[35]，全球年產(chǎn)值達(dá)100億美元，主要用于暴發(fā)性流腦、血栓塞、腎炎、敗血癥、動(dòng)脈硬化、急性心肌梗塞等疾病的治療。我國(guó)是世界第一大Heparin生產(chǎn)國(guó)，近年的Heparin產(chǎn)量約占世界總量的60%。

目前，Heparin類藥物主要有三代：標(biāo)準(zhǔn)Heparin、LWMH和ULWMH。LWMH是第二代創(chuàng)新型藥物，臨床應(yīng)用證明LWMH在引起患者血小板減少、骨質(zhì)疏松、出血等副作用優(yōu)于Heparin，因此近年來(lái)LWMH已取代大部分Heparin的市場(chǎng)，現(xiàn)有伊諾肝素 (Enoxaparin)、達(dá)肝素 (Dalteparin)、亭扎肝素 (Tinzaparin)、舍托肝素 (Sandoparin)、那曲肝素 (Nadroparin) 等著名藥物 (一些LWMH及性質(zhì)見(jiàn)表2)。ULWMH平均分子量小于4 000 Da，擁有比LWMH更高的抗FXa活性和更低的抗IIa活性，能夠穿透血腦屏障，出血風(fēng)險(xiǎn)更低，在治療急性缺血性中風(fēng)等疾病方面副作用更小[36]，因此成為Heparin類抗凝血藥物的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。ULWMH現(xiàn)已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品主要包括：由ROVI公司研發(fā)的Bemiparin，在歐洲上市多年；由賽諾菲-安萬(wàn)特研發(fā)的Semuloparin，正在進(jìn)行臨床研究，Bemiparin和RO-14是目前唯一商業(yè)化的ULWMH。1998年，Bemiparin被允許應(yīng)用到美國(guó)以外的國(guó)家，用于內(nèi)科病人初級(jí)靜脈血栓的預(yù)防和一般的外科手術(shù)和整形手術(shù)病人二級(jí)靜脈血栓的預(yù)防[37]。Bemiparin是通過(guò)降解豬小腸粘膜分離的Heparin制備得到的[38]，健康的志愿者服用Bemiparin的藥物代謝動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，Bemiparin的抗FXa活性是隨著劑量增加而增加的，工業(yè)化生產(chǎn)的Bemiparin抗FXa活性/抗IIa活性已經(jīng)達(dá)到8。據(jù)統(tǒng)計(jì)，直到2014年，Bemiparin的銷售額已經(jīng)達(dá)到7 270萬(wàn)歐元，市場(chǎng)還在進(jìn)一步拓展，2015年，Bemiparin在中國(guó)上市。RO-14是利用化學(xué)降解Heparin生產(chǎn)Bemiparin的派生物，健康的志愿者服用RO-14藥物代謝動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明RO-14具有很好的安全性，活性和劑量成正比[39]。Semuloparin是由賽諾菲-安萬(wàn)特研發(fā)的一種用來(lái)預(yù)防癌癥化療患者靜脈血栓的藥物，需要每日連續(xù)給藥，它主要是通過(guò)解聚豬粘膜Heparin制備得到的[40]。工業(yè)化生產(chǎn)的Semuloparin抗FXa活性/抗IIa活性已達(dá)到80，其臨床Ⅲ期試驗(yàn)在意大利、英國(guó)、丹麥、德國(guó)、加拿大等多個(gè)國(guó)家已經(jīng)展開(kāi)，2012年2月發(fā)表于雜志上的臨床研究結(jié)果表明該藥能夠減少患者血栓的發(fā)生，對(duì)患者生存期的延長(zhǎng)影響不大，且存在出血風(fēng)險(xiǎn)，因此FDA拒絕批準(zhǔn)該藥物，賽諾菲-安萬(wàn)特公司于2012年7月停止對(duì)該藥物的研究[41-44]。Deligoparin是國(guó)際上研發(fā)的第4個(gè)ULWMH，但在研究過(guò)程中，利用Deligoparin作為抗炎藥物治療結(jié)腸炎患者過(guò)程中，未能達(dá)到良好效果，從而Deligoparin的研究被終止[37]。Fondaparinux是2016年最新報(bào)道的超低分子肝素，可用來(lái)治療視網(wǎng)膜靜脈阻塞，據(jù)報(bào)道取得了較好的療效[46]。

表2 低分子肝素和超低分子肝素

圖2 Heparinase降解Heparin為L(zhǎng)MWH圖解[45]

目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)ULWMH都是通過(guò)化學(xué)降解的方法制備的，但化學(xué)方法制備的ULWMH具有收率低、反應(yīng)條件劇烈、操作步驟繁瑣等缺點(diǎn)，而原核生物肝素酶裂解法作用比較溫和且環(huán)境友好，是一種比較理想的工業(yè)生產(chǎn)方法 (圖2)。原核生物肝素酶作用程度是通過(guò)測(cè)定與產(chǎn)品分子中形成的不飽和糖醛酸殘基相關(guān)聯(lián)的吸光度變化來(lái)監(jiān)測(cè)的，通過(guò)除去酶或使酶失活的方法終止酶促反應(yīng)。當(dāng)原核生物肝素酶裂解Heparin完全，去除分子量小的副產(chǎn)品 (如雙糖和四糖)，制備得到ULMWH。

2.4 原核生物肝素酶作為Heparin拮抗藥物在臨床應(yīng)用的研究

病人在進(jìn)行心肺轉(zhuǎn)流 (CPB) 外科手術(shù)時(shí)，為了抑制凝血系統(tǒng)的激活，需要利用強(qiáng)抗凝血酶來(lái)使病人維持全身抗凝狀態(tài)。在體外循環(huán)、心血管外科和其他的人工干預(yù)過(guò)程中，Heparin被長(zhǎng)期用來(lái)作為抗凝血藥物來(lái)控制血液的凝固。但是，利用Heparin作為抗凝血藥物的使用過(guò)程中，多達(dá)10%–15%的病人會(huì)出現(xiàn)出血并發(fā)癥。在心血管外科手術(shù)過(guò)程中，一旦病人手術(shù)結(jié)束，Heparin的抗凝作用需要立即失效從而阻止病人的大量出血，臨床上使用魚(yú)精蛋白抵抗Heparin抗凝血作用，魚(yú)精蛋白早已作為標(biāo)準(zhǔn)Heparin拮抗藥物投入使用，并已是美國(guó)唯一批準(zhǔn)使用的肝素拮抗藥物，魚(yú)精蛋白的肝素拮抗效率與總的陽(yáng)離子電荷相關(guān)。但它也會(huì)產(chǎn)生許多不良反應(yīng)，包括可造成病人全身性低血壓、肺水腫、肺血管收縮以及過(guò)敏反應(yīng)等[39]，因此，取代魚(yú)精蛋白的新型肝素拮抗藥物的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。

原核生物肝素酶Ⅰ能夠特定地使Heparin失去活力，因此可作為魚(yú)精蛋白的替代品。一些研究已經(jīng)證實(shí)原核生物肝素酶Ⅰ能夠在體外將Heparin誘導(dǎo)的抗凝血作用逆轉(zhuǎn)，并且在狗和兔子等動(dòng)物模型中作為Heparin誘導(dǎo)抗凝血拮抗藥物與魚(yú)精蛋白進(jìn)行比較，研究結(jié)果表明原核生物肝素酶Ⅰ作為抗凝血作用的拮抗藥物并不改變血液動(dòng)力學(xué)，當(dāng)劑量達(dá)到30 μg/kg時(shí)，原核生物肝素酶Ⅰ能夠成功地中和Heparin的抗凝作用，沒(méi)有明顯的后遺癥[40]。2001年Viskov等[41]對(duì)進(jìn)行冠狀動(dòng)脈干道手術(shù)治療的49名患者進(jìn)行注射原核生物肝素酶Ⅰ酶解肝素，研究其中和活性和安全性評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，給予7–10 μg/kg劑量的原核生物肝素酶Ⅰ，能有效地儲(chǔ)存激活凝血時(shí)間 (ACT)，原核生物肝素酶Ⅰ不會(huì)引起臨床上明顯的血液動(dòng)力學(xué)或者其他方面的不良反應(yīng)。此外，原核生物肝素酶Ⅰ在完全消除Heparin抗凝血活性的同時(shí)只是部分消除抗Xa凝血因子的活性，抗Xa凝血因子的活性隨著原核生物肝素酶代謝肝素后的剩余量的變化而變化。

3 展望

肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較廣泛，可作為抗腫瘤治療新靶點(diǎn)、生產(chǎn)LWMH和ULWMH、作為肝素拮抗藥物等。但對(duì)于肝素酶應(yīng)用于一些醫(yī)藥領(lǐng)域的作用機(jī)制研究還不是很透徹，深入地闡述肝素酶在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的作用機(jī)制，將更有利于開(kāi)發(fā)出新的應(yīng)用領(lǐng)域，有利于改造肝素酶，使其更好地應(yīng)用于相應(yīng)的醫(yī)藥領(lǐng)域。同時(shí)，解析HP/HS微結(jié)構(gòu)和生物活性，將有利于深入了解原核生物肝素酶與底物Heparin之間的裂解機(jī)制，從而更好地揭示不同微生物來(lái)源的原核生物肝素酶的進(jìn)化關(guān)系，提升和發(fā)展原核生物肝素酶在各種臨床應(yīng)用上的潛力。

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(本文責(zé)編 郝麗芳)

Research progress of heparinase in the field of medicine

Wenli Liu1, Yingzi Jiang1, Liqing Zhao1, Peixin Zhang1, and Shulan Wang2

1 College of Chemical and Environmental Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong, China 2 College of Sciences, Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China

Heparinases can produce biologically active oligosaccharides by specifically cleaving the α-(1,4) glycosidic linkages of heparin and heparan sulphate. Heparinases are divided into heparinase and heparanase. Because heparinase is an effective biocatalyst, more and more researchers pay attention to the application of heparinase in medical field in the recent years. Combined with the related research work in our group, the application value of heparinase in the medical field was summarized, such as the determination of the structure of heparin, the preparation of low-molecular-weight heparin and ultra-low-molecular-weight heparin, tumor therapy and as a heparin antagonist. In addition, we summarized the definition, source of heparinase and its application in the medicine field. Heparinases have a great application prospect in the field of medicine.

heparinase, tumor therapy, heparin antagonists, low-molecular-weight heparin, ultra low molecular weight heparin

February 22, 2018;

April 27, 2018

The 60th Financial Grant from China Postdoctoral Science Foundation (No. 2016M602534),the Youth Innovation Talents Project of Gerneral Higher School in Guangdong Province (No. 2016KQNCX144), the National Natural Science Foundation of China (Nos. 21606152, 31701621), the Natural Science Foundation of Guangdong Province, China(No. 2016A030313053), the Special Fund for Development of Strategic Emerging Industries in Shenzhen (No. JCYJ20160520174823939).

Liqing Zhao. Tel/Fax: +86-755-26770395; E-mail: snowzlj@163.com

中國(guó)博士后科學(xué)基金第60批面上項(xiàng)目 (No. 2016M602534)，廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目 (No. 2016KQNCX144)，國(guó)家自然科學(xué)基金 (Nos. 21606152，31701621)，廣東省自然科學(xué)基金-自由申請(qǐng)項(xiàng)目 (No. 2016A030313053)，深圳市戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金 (No. JCYJ20160520174823939) 資助。

2018-05-14

10.13345/j.cjb.180068

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1998.Q.20180511.1800.004.html