髓過氧化物酶相關(guān)疾病及其檢測方法

摘要：髓過氧化物酶（MPO）是一種富含血紅素的過氧化物酶，在過氧化氫（H2O2）和鹵化物作用下，MPO催化可形成殺菌活性氧化劑和自由基。現(xiàn)在MPO衍生的氯化化合物已經(jīng)成為了許多疾病發(fā)展的生物標志物。因此了解MPO的致病機理有助于開發(fā)益于治療MPO的抑制劑，以減輕MPO衍生氧化劑的負面影響。本文主要介紹MPO在生理學(xué)上的作用和性質(zhì)、MPO的相關(guān)疾病及目前在體內(nèi)外直接或間接檢測MPO活性的方法。旨在為MPO的相關(guān)研究和疾病診斷提供更全面的信息。

關(guān)鍵詞：髓過氧化物酶；MPO相關(guān)疾病；致病機理；MPO活性檢測

中圖分類號：R97 " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.13.036

文章編號：1006-1959（2024）13-0165-04

Myeloperoxidase-related Diseases and its Detection Methods

LIU Yan-ping，JIN Jing-yi，ZHENG Ming-hua

（Research Centre of Chemical Biology，Yanbian University，Yanji 133002，Jilin，China）

Abstract：Myeloperoxidase （MPO） is a heme-rich peroxidase that catalyzes the formation of bactericidal oxidants and free radicals under the action of hydrogen peroxide （H2O2） and halides. Now MPO-derived chlorinated compounds have become biomarkers for the development of many diseases. Therefore， understanding the pathogenesis of MPO is helpful to develop inhibitors that are beneficial to the treatment of MPO， so as to reduce the negative effects of MPO-derived oxidants. This article mainly introduces the physiological role and nature of MPO， MPO-related diseases， and current methods for direct or indirect detection of MPO activity in vivo and in vitro. The aim is to provide more comprehensive information for MPO related research and disease diagnosis.

Key words：Myeloperoxidase;MPO-related diseases;Pathogenesis;MPO activity detection

髓過氧化物酶（MPO）是一種重要的亞鐵血紅素過氧化物酶，是血紅素過氧化物酶家族的主要成員。MPO主要在中性粒細胞中表達，在單核細胞中的表達程度較低[1]。MPO在中性粒細胞中的過表達會促進炎癥、免疫和氧化應(yīng)激的發(fā)生[2]。MPO的致病機理是通過催化產(chǎn)生氧化物種進行的，能產(chǎn)生包括次氯酸（HOCl）、活性氧（ROS）、活性氮（RNS）和活性鹵素物種在內(nèi)的多種氧化物種[3，4]。HOCl在清除病原體中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。高濃度的HOCl也與宿主組織損傷和多種炎癥性疾病有關(guān)。MPO及其產(chǎn)生的氧化物種與各種疾病之間的關(guān)系非常密切，例如，在慢性炎癥期間，HOCl的過量產(chǎn)生會導(dǎo)致細胞損傷，與動脈粥樣硬化、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病相關(guān)[5，6]。因此，MPO可作為組織損傷和疾病的標志物[7]，監(jiān)測MPO的活性將有助于了解MPO與疾病進展之間的關(guān)系。酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）是定量檢測酶活性的通用方法[8]。另外，生物發(fā)光成像法、電化學(xué)法、密度梯度離心法[9]、流式細胞術(shù)法[10]等均可用于MPO活性的測定。除此之外，通過MPO催化產(chǎn)生HOCl的測定或衍生ROS/RNS的測定也可用于MPO活性的檢測。本文主要闡述與MPO相關(guān)的疾病及其檢測方法，旨在為研究人員更全面地了解MPO，以及為相關(guān)疾病的診療提供參考。

1與MPO相關(guān)的疾病

1.1心血管疾病 "心血管疾病（CVD）是一類涉及心臟或血管的疾病。包括冠心?。–AD）、心力衰竭、高血壓心臟病、風(fēng)濕性心臟病、心肌病、心律失常、先天性心臟病、風(fēng)濕性心臟瓣膜病以及冠狀動脈疾病等。Chhoden RS等[2]的研究表明，MPO基因的表達可能參與了冠狀動脈粥樣硬化（ACS）的發(fā)病機制。ACS的主要機制是MPO及其催化氧化產(chǎn)物對內(nèi)皮細胞的腐蝕和破壞。MPO由活化的白細胞在血管內(nèi)釋放，在血管內(nèi)皮內(nèi)運輸和貯存，進而催化產(chǎn)生的ROS，主要是HOCl破壞內(nèi)皮細胞導(dǎo)致ACS。

1.2癌癥 "癌癥一般都是由惡性腫瘤引起的，會破壞組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能，最終由于器官功能衰竭而死亡。Acik V等[11]的研究表明，腦動脈瘤是一種發(fā)病率和死亡率較高的臨床疾病，主要發(fā)生在腦動脈的分叉點，高MPO水平與氧化應(yīng)激和炎癥相關(guān)，且動脈瘤破裂是一種炎癥性事件?；谏鲜鲈颍搱F隊認為動脈瘤破裂與MPO水平的升高有關(guān)。Valadez-Cosmes P等[6]的研究表明，腫瘤的發(fā)展和進展受到構(gòu)成腫瘤微環(huán)境（TME）的不同成分的影響。癌細胞和近端免疫細胞之間的相互作用最終會導(dǎo)致一個促進腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的環(huán)境；使用MPO相關(guān)抑制劑并阻斷其結(jié)合、內(nèi)化和核轉(zhuǎn)位的組合方法是通過調(diào)節(jié)MPO活性，控制癌癥的發(fā)展，開辟了新的癌癥治療策略?；诖?，Liu N等[12]構(gòu)建了一種新型的癌癥納米療法，命名為FePCP-5，以抑制腫瘤生長并同時提高腫瘤內(nèi)MPO和H2O2水平。

1.3中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病 "中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)的所有的病變都屬于是神經(jīng)系統(tǒng)的疾病，如腦血管病、帕金森病（PD）、老年性癡呆、脫髓鞘、腦炎等。MPO在循環(huán)中性粒細胞和單核細胞中過表達，但在正常腦組織的小膠質(zhì)細胞中不表達。然而，在阿爾茨海默?。ˋD）斑塊中的多發(fā)性硬化病變和小膠質(zhì)細胞中發(fā)現(xiàn)了MPO，這表明MPO可能在小膠質(zhì)細胞的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用。同時，MPO對ApoE蛋白的氧化作用進一步支持了其在AD發(fā)病機制中的作用。Kazmi I等[13]的研究結(jié)果表明，7-O-甲基圣草酚具有神經(jīng)保護、抗炎和抗氧化的特性，是一種治療AD的有效藥物。Sara C等[14]開發(fā)的基于鼻內(nèi)注射干擾素（IFN-β）是一種有助于預(yù)防或延遲AD患者認知能力下降的治療AD的方法。帕金森病是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一種，Eyvari Brooshghalan S等[15]的研究表明，MPO在帕金森病中起著重要作用，由于帕金森病患者大腦黑質(zhì)致密部缺失多巴胺能神經(jīng)元，導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)細胞中MPO的表達增加。在之后的研究中，該工作組提出將利肝素作為一種抗帕金森病的治療方式。但是，利肝素的治療期以及合適的藥物劑量并不是十分明確，尚需要經(jīng)過長時間的臨床實驗。

1.4其他疾病 "MPO和MPO衍生的HOCl，以及其他一些ROS、RNS與疾病的發(fā)展和發(fā)生密切相關(guān)，尤其是在一些炎癥性疾病中。MPO在調(diào)節(jié)肺部炎癥中的重要性，與其假定的殺死微生物的功能無關(guān)，而與MPO調(diào)節(jié)中性粒細胞壽命和影響炎癥部位趨化因子積累的能力有關(guān)。MPO具有將氯化物轉(zhuǎn)化為HOCl、將氯離子（Cl-）轉(zhuǎn)化為次氯酸鹽的獨特性質(zhì)，HOCl的化學(xué)性質(zhì)使其成為多種疾病的主要致病因素，如皮膚炎癥、心血管疾病、代謝綜合征、動脈粥樣硬化、內(nèi)毒素血癥、白血病[16]、糖尿病腎病[17]、男性不育癥[18]和神經(jīng)退行性疾病[19]等。此外，MPO也可通過對低密度脂蛋白的氧化或?qū)Ω呙芏戎鞍椎男揎梺碛绊懝跔顒用}疾病。

2 MPO的檢測方法

2.1生物成像發(fā)光方法檢測MPO活性 "活化吞噬細胞的MPO系統(tǒng)是正常宿主防御機制的核心，而MPO的失調(diào)會導(dǎo)致動脈粥樣硬化和癌癥等炎癥性疾病的發(fā)病機制發(fā)生變化。Liu L等[20]報道了一種“關(guān)-開”型的近紅外（NIR）探針FD-301，它可以特異性地與MPO結(jié)合，并通過對MPO產(chǎn)生的HOCl的快速反應(yīng)，準確測量活細胞體內(nèi)的MPO活性。需要注意的是，F(xiàn)D-301可以檢測人類幼粒細胞白血病細胞（HL-60）中MPO活性的基礎(chǔ)水平，并可以區(qū)分MPO的高表達細胞和低表達細胞。此外，F(xiàn)D-301已成功應(yīng)用于MPO的依賴性疾病，如關(guān)節(jié)炎和炎癥性腸病的體內(nèi)成像。在隨后的研究工作中，Ma JY等[21]開發(fā)了基于CRISPR/Cas12a的生物傳感器，用于簡便、靈敏和特異性地檢測MPO活性。該MPO生物傳感器的靈敏度高，檢測限低（0.67 ng/ml）。Yang JL等[22]將核酸位點特異性切割（NSC）作為開發(fā)化學(xué)發(fā)光光纖生物傳感器（CFOS）的識別機制，NSC-CFOS系統(tǒng)已成功應(yīng)用于MPO活性的檢測。該檢測方法對MPO的檢測具有檢測限低（0.0017 mU/ml）、檢測范圍廣（0.005～1.0 mU/ml）、檢測特異性強（識別MPO催化產(chǎn)生的HOCl的特異性切割位點）的優(yōu)點。

2.2電化學(xué)方法檢測MPO活性 "利用電化學(xué)方法檢測MPO活性可以實現(xiàn)原位檢測，這有助于經(jīng)濟、高效、準確、快速地診斷和治療一些疾病。2021年，Hoyo J等[23]選擇了氧化還原中間體-2，2’-聯(lián)氮-雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS），以建立檢測MPO的電化學(xué)方法。MPO氧化ABTS的電化學(xué)還原反應(yīng)所涉及的電荷與MPO的濃度相關(guān)。ABTS的使用允許對各種MPO濃度（10～1000 nM）進行電化學(xué)評估。該方法響應(yīng)速度快，檢測范圍廣，非常適合于原位檢測。

2.3 MPO衍生HOCl的檢測 "研究表明，MPO是唯一以合理速率產(chǎn)生HOCl的人髓過氧化物酶。HOCl來源于MPO催化的Cl-和H2O2。細胞中HOCl水平的增加與MPO活性的增加一致。因此，MPO的活性可以通過檢測HOCl水平來間接測量。熒光探針可以設(shè)計成用于特異性識別MPO及其催化產(chǎn)物HOCl，MPO活性的變化可以通過觀察熒光強度的變化來檢測。最近，Dong H等[24]成功開發(fā)了一種基于9-?；鶃喖谆{衍生物（MBS）電化學(xué)分子識別探針來監(jiān)測HOCl。該檢測機制具有良好的選擇性和靈敏度，測量具有高度重復(fù)性。Wu K等[25]報道了第一個可以在生物體內(nèi)檢測HOCl和成像動脈粥樣硬化（AS）的功能性DNA納米傳感器。該傳感器將具有HOCl響應(yīng)性的硫代磷酸酯（PS）插入DNA中，然后將其與金納米粒子（AuNP）核組裝，形成HOCl特異性納米熒光探針。PS和HOCl之間的水解觸發(fā)了探針的熒光開啟，導(dǎo)致熒光強度增強。該熒光探針顯示出優(yōu)異的靈敏度（低至8.51 nM）和HOCl檢測的特異性，對AS的臨床診斷和治療評價具有巨大潛力。Wang ZK等[26]開發(fā)了一種近紅外熒光探針AS-CN，能夠同時進行粘度和HOCl的檢測，該探針具有Stokes位移大，檢測限低（12 nM），靈敏度高，生物相容性好等優(yōu)點，且可用于動脈粥樣硬化疾病中HOCl水平的檢測。

2.4 MPO衍生ROS/RNS的檢測 "為了研究復(fù)雜系統(tǒng)中的MPO，必須有一種有效的方法來識別MPO催化產(chǎn)生的ROS/RNS或其他催化氧化產(chǎn)物。Ying WW等[27]成功制備了一種新的近紅外熒光探針MB-SO，用于測定戊四唑（PTZ）誘發(fā)癲癇發(fā)作的大腦內(nèi)源性超氧陰離子（O■■），MB-SO具有高靈敏度（檢測限為14 nM）、良好的選擇性和對O■■的快速響應(yīng)。體內(nèi)的一氧化氮（NO）與O■■反應(yīng)可以生成過氧亞硝酰（ONOO-）。它是一種高活性的RNS物種，與多種病理狀態(tài)有關(guān)。因此，Wang Y等[28]開發(fā)了一種小分子近紅外（NIR）開啟熒光傳感器（NN1），可以簡單、快速、可靠的檢測ONOO-。NN1具有優(yōu)異的光學(xué)性能和檢測性能，并且可以檢測和成像炎癥細胞和小鼠中體內(nèi)的ONOO-。在之后的研究中，Yan HL等[29]設(shè)計并合成了一種基于四苯基衍生物和羅丹明類似物的熒光探針TR-ONOO-，用于檢測ONOO-。當探針單獨存在時，它沒有熒光；當在探針TR-ONOO-溶液中加入ONOO-時，考慮到ONOO-的強氧化性質(zhì)，TR-ONOO-分子中橋接四苯基衍生物和羅丹明類似物的碳碳雙鍵被氧化，四苯基部分的熒光將被釋放，從而使設(shè)計的探針可以實現(xiàn)熒光的開啟。并且熒光強度增加了約40倍，溶液顏色會發(fā)生由紫色到淺黃色的一個變化，因而可以用肉眼檢測到ONOO-。此外，探針TR-ONOO-對ONOO-的識別具有較高的選擇性和快速的響應(yīng)時間，以及很低的檢測極限（0.52 μM）。結(jié)合熒光成像，TR-ONOO-已被成功應(yīng)用于實時跟蹤內(nèi)源性O(shè)NOO-。Kang Z等[30]開發(fā)了一種雙位點化學(xué)傳感器SPI，該傳感器能夠在自己的熒光通道上實現(xiàn)羥基自由基（·OH）和半胱氨酸（Cys）的定量檢測和實時成像，且不存在串擾。該化學(xué)傳感器可用于實時成像細胞內(nèi)外源性和內(nèi)源性·OH和Cys的實時濃度變化。

3總結(jié)

MPO的表達和過表達與疾病的發(fā)生密切相關(guān)，在心血管疾病、血管炎癥疾病、癌癥和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多種病理過程中起著重要作用。然而，MPO與疾病過程之間的關(guān)聯(lián)非常復(fù)雜，對其認識尚處于不斷深化階段。因此，對MPO的活性進行實時、原位、活體檢測是了解其在相關(guān)疾病發(fā)生、發(fā)展過程中作用機制的重要手段。本文對生物發(fā)光成像、電化學(xué)、衍生HOCl和衍生ROS/RNS四種MPO的檢測方法進行了總結(jié)。不同的檢測方法在靈敏度、準確度和操作技術(shù)方面具有一定的差異性，對于具體方法的選擇可以根據(jù)現(xiàn)實需要具體分析。MPO廣泛地參與各種炎癥反應(yīng)和發(fā)展過程，與多種疾病的診療密切相關(guān)。MPO的檢測和病理學(xué)研究具有實際的臨床診療價值，目前仍需要發(fā)展新型的低檢測限、高靈敏度的快速檢驗方法。

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收稿日期：2023-05-16；修回日期：2023-06-25

編輯/肖婷婷