氨基脲敏感性胺氧化酶病理生理功能的研究進展

王振花(綜述),陳 軍(審校)

(1.廣東醫學院研究生部，廣東 湛江 524000； 2.深圳市寶安區人民醫院心血管內科，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主要以膜結合形式存在于大多組織，尤其是血管內皮細胞、脂肪細胞和平滑肌細胞，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能催化體內內源性甲胺、丙酮胺脫氨基，生成醛類、過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)和氨等細胞毒性物質。在脂肪細胞，SSAO可以促進葡萄糖轉運蛋白4(glucose transport 4，GLUT 4)從脂肪細胞胞內轉移至細胞膜，進而調節葡萄糖轉運。在內皮細胞，SSAO以血管黏附蛋白1(vascular adhesion protein-1，VAP-1)的形式存在，介導白細胞與內皮細胞的黏附、滲出過程。大量研究證實，SSAO及其代謝產物與動脈粥樣硬化、糖尿病血管并發癥、肥胖、阿爾茨海默病等密切相關[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制，并為疾病的防治提供理論依據。

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，包含一個短的細胞質鏈、一段獨立的跨膜區域以及細胞膜外高度糖基化的活性中心區域，6-羥基多巴醌和銅離子位于其活性位點[4]。SSAO在哺乳動物體內有兩種存在形式，一種是以膜結合形式存在于多種組織，尤其是血管內皮細胞、脂肪細胞、平滑肌細胞，另一種是以游離形式存在于血漿，而血漿SSAO可能來源于膜結合型的SSAO與細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，儲存于細胞內，AOC2和AOC3編碼膜結合型SSAO，其中AOC2編碼視網膜特異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的內源性底物 甲胺和丙酮胺是SSAO的主要內源性底物，經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，體內腎上腺素、肌酸、膽堿等代謝產生內源性甲胺，同時也可以從食物、飲料及香煙煙霧中攝取外源性甲胺，導致體內甲胺濃度升高。丙酮胺在體內主要由蘇氨酸和甘氨酸代謝產生。早期研究證實，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是體內甲胺代謝的關鍵酶[8]。

2.2SSAO酶促反應產物的細胞毒性作用 內源性甲醛主要由SAAO催化甲胺、組胺等胺類物質脫氨基而生成，廣泛存在于動物體內多種組織細胞。正常生理狀態下，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]。為保持機體甲醛濃度的平衡，甲醛在人體內主要通過甲醛脫氫酶催化生成甲酸隨尿液排出體外，或轉化成二氧化碳隨呼吸排出體外。甲醛的生物活性很強，可以與單胺、酰胺類物質形成羥甲基、希夫堿、亞甲橋，進一步導致蛋白質之間或蛋白質與單鏈DNA形成不可逆的共價交聯物，從而影響蛋白質的結構功能和基因的正常表達，具有強烈的細胞毒性作用[10]。Lin等[11]使用甲醛、H2O2及甲醛聯合H2O2分別處理體外培養的大鼠主動脈內皮細胞的研究發現，甲醛能誘導大鼠主動脈內皮細胞產生DNA蛋白交聯物(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并不能明顯增加DPC的生成，然而其長期作用產生的DPC可能對內皮細胞產生長期慢性損傷，最終引起機體病理生理改變。臨床研究證實，糖尿病合并血管并發癥患者SSAO活性較高，導致細胞毒性代謝產物增加，損傷內皮細胞，介導糖尿病血管并發癥的發生[12]。Tang等[13]給大鼠側腦室注射甲醛，發現甲醛能抑制大鼠海馬胱硫醚合酶，減少內源性硫化氫的生成，誘發學習記憶障礙。Lu等[14]的研究證實，內源性甲醛能誘導大鼠腦細胞和體外培養的神經母細胞瘤細胞內Tau蛋白高度磷酸化，導致Tau蛋白錯誤折疊并在細胞內聚集，引發細胞變性死亡。

H2O2是SSAO氧化脫氨基作用的另一種反應產物，可自由滲透到細胞膜，經芬頓(Fenton)反應轉變為毒性更大的羥自由基，誘導產生DPC，甚至直接引起DNA鏈的斷裂及DNA堿基序列改變。H2O2還可以與甲醛發生相互作用后產生氧自由基，同時改變甲醛活性，使甲醛變形能力增強，穿透性增強，更容易滲透至生物膜屏障區域，進一步加強蛋白交聯、氧化應激，損傷內皮細胞[11]。

3 SSAO在能量代謝中的作用

在葡萄糖轉運系統中，胰島素主要通過促進GLUT從細胞內轉移至細胞膜，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是參與葡萄糖轉運的一種重要GLUT亞型，主要以囊泡的形式儲存在細胞質中。Enrique-Tarancon等[15]在研究SSAO促進脂肪細胞葡萄糖轉運和GLUT4轉移的作用機制中發現，大鼠脂肪細胞中的SSAO主要以膜結合型形式表達于脂肪細胞膜表面，18%～24%SSAO表達于大鼠脂肪細胞、3T3-L1脂肪細胞、大鼠骨骼肌細胞內含有GLUT4的囊泡中。SSAO底物苯甲胺與低劑量的釩鹽能促進GLUT4轉移至大鼠脂肪細胞膜表面參與葡萄糖的轉運，可以達到胰島素促葡萄糖轉運效應的50%～60%；使用SSAO抑制劑氨基脲后，葡萄糖轉運作用被抑制，顯示SSAO的酶催化反應可以促進胰島素敏感組織對葡萄糖的攝取利用，而SSAO催化產物H2O2可能在SSAO介導葡萄糖轉運中起關鍵作用。Mercader等[16]的研究亦證實，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葡萄糖的轉運，主要與SSAO催化產物H2O2相關。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、體質量、血糖的變化，結果顯示苯甲胺可以抑制脂肪分解，降低血脂，減輕體質量，調控葡糖糖轉運[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，發現FVB/n鼠體質量指數下降了31%，體質量下降了15%，表明氨基脲可以抑制小鼠脂肪沉積，減輕體質量，SSAO可能在調節脂肪代謝中發揮重要作用。

4 SSAO在炎癥中的作用

VAP-1是一種唾液酸糖蛋白，主要表達于血管內皮細胞、平滑肌細胞，介導淋巴細胞與內皮細胞黏附、滲出，趨化至炎癥部位參與炎性反應。從人類內臟平滑肌細胞分離純化出編碼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鏈的二聚體，其相對分子質量在170×103～180×103之間，結構中含有共價醌，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也是一種膜結合型SSAO[20]。近年來，研究者通常將VAP-1等同于SSAO進行研究。

VAP-1表達于大多組織器官，生理狀態下，VAP-1主要以囊泡的形式存在于胞質中，在炎性反應時，囊泡可迅速易位與細胞膜融合，VAP-1含有唾液酸，可與白細胞表面的唾液酸結合免疫球蛋白樣凝集素(sialic acid-binding Ig-like lectin，Siglec)家族共價結合，調控白細胞與血管內皮細胞黏附、滲出，同時Siglec中含有NH2基團的精氨酸側鏈可作為VAP-1酶促反應的底物，產生H2O2，進一步調節炎癥微環境。研究發現，白細胞表面含有可與VAP-1結合的兩個Sigelec亞型：Siglec-9、Siglec-10[21-22]。Tabi等[23]的研究發現，SSAO抑制劑SzV-1287可以有效減弱急性及慢性炎性反應，且不會出現環氧酶抑制劑所誘發潰瘍性疾病等不良反應，但是在炎癥模型中，SSAO活性反而下降，考慮其原因可能為SSAO在炎癥早期發揮短暫作用，隨著白細胞的滲出至炎癥部位，SSAO從細胞膜脫落或被溶酶體降解。SSAO在炎癥的作用機制尚未完全闡明，仍需大量研究進一步證實。

5 SSAO在細胞分化中的作用

Valente等[24]研究SSAO/VAP-1在小鼠胚胎發育過程中表達時發現，SSAO/VAP-1在小鼠胚胎組織表達呈時間及空間依賴性，首先在血管系統表達，其次表達于感官器官、平滑肌、骨骼肌，而在胚胎發育早期，SSAO/VAP-1酶幾乎不表達，隨著器官組織發育成熟，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

SSAO是一個功能強大的蛋白家族，其催化內源性胺類產生醛類及H2O2等導致蛋白交聯、提高氧化應激，進而損傷細胞結構及功能。SSAO在能量代謝調控及炎癥過程中也發揮重要作用。能量代謝紊亂引發的疾病與炎癥的緊密聯系日益受到關注，SSAO活性的變化與動脈粥樣硬化、糖尿病血管并發癥、神經退行性病變、炎癥等密切相關。深入研究SSAO的生理功能及其在病理狀態下的活性的變化，探討其作用機制，可為推廣應用SSAO抑制劑防治上述疾病提供理論依據。

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