酶与医学

酶与医学

酶是由活细胞产生的、对其底物具有极高催化效能的蛋白质。酶在细胞内外起同样的催化作用。酶是生物体内最主要的一类生物催化剂。那么酶与医学有着怎样的关系为什么我们要去研究它？

首先，酶与疾病。酶参与人体的新陈代谢，与维持人体正常生命活动密不可分。所以人体中酶系统是否完善，功能是否正常关系到人体健康。而其系统如果发生异常那么就会导致疾病，所以酶与人类健康密不可分，研究各种酶的功能机制有助于指导临床疾病的预防与治疗。

酶在人体在人体内扮演者多种角色，也就是说它们在人体内起着不同的作用，那么所引起的疾病也就多种多样。

其次，酶与疾病的诊断。酶由于与人体新城代谢有关，其异常导致疾病的同时伴有酶自身的改变如含量发生已成，所在部位发生异常等等。所以酶可以作为疾病诊断的指标。

最后，酶与疾病的治疗。酶造成疾病的其中一个机制便是不同的原因引起的酶的含量生成减少或酶的功能减弱从而影响人体代谢活动那么是否可以通过输入这种酶来回复人体代谢系统的问题。所以酶还与疾病的治疗有着密不可分的关系。

一、与酶相关的疾病（大致可以分为三类）

（1）遗传性疾病

由于先天性原因引起酶的产生发生异常如酶的生成减少：白化病患者, 体内酪氨酸酶缺乏以至没有黑色素生成,患者的皮肤、毛发都为白色。蚕豆病患者缺 6 磷酸葡萄糖脱氢酶。( 2) 中间产物的积累。如糖原积累症,乃糖原分解代谢过程中的酶缺乏, 致糖原积累于肝、心、肌等器官组织内而患病。

( 3) 旁路代谢产物的积累。正常时旁路代谢进行较少, 故产物也少, 易为排泄或分解所消除。若主要代谢途径受阻, 旁路代谢加强, 会使产物积累而导致疾病症。如苯丙氨酸经苯丙氨酸羟化酶的作用, 可转变为酪氨酸,若此酶缺失, 苯丙氨酸转变为酪氨酸的途径受阻, 即会经转氨基作用而形成大量的苯丙酮酸, 高浓度苯丙酮酸在体内的积蓄可抑制无羟色胺的生成, 导致神经幼稚化, 以致尿中出现苯丙酮酸, 成为苯丙酮酸尿症。

二、酶与疾病的诊断

1、血清酶功能的测定此类酶在血浆中发挥特异的催化功能。如催化血浆中胆固醇酯化的卵磷脂胆固醇酯酰转移酶、三脂酰水解的脂蛋白甘油脂酶。这些酶主要由肝细胞合成后分泌人血, 在血中含量较为恒定。测定这些酶在血中的含量, 有助于了解肝的功能。

2、此类酶在血中的浓度很低, 来自全身各组织细胞, 在血中不发挥催化作用。因血液与

细胞相通, 因此测定这些酶的活性, 可反映组织细胞的病变, 实现对疾病辅助诊断的目的。许多组织器官的疾病引起血中酶活性的改变,一般有以下几种原因: a.体内某些物质代谢发生障碍时, 细胞中酶合成增加, 使进入血中的酶量增加。如成骨肉瘤或佝偻病时, 成骨细胞碱性磷酸酶合成增加使血清中碱性磷酸酶活性升高, 前列腺癌时血清酸性磷酸酶活性增高。

b.组织细胞受损或细胞膜通透性变大, 使进入血中酶量增加。例如急性胰腺炎时血中淀粉酸活性升高, 急性肝炎、心肌梗死时血浆丙氨酸转移酶( ALT) 、天冬氨酸转移酶活性升高。

3、同工酶在I 临床诊断上的价值对两种以上的同工酶形式来说, 其活性是各种同工酶的总和。检测同工酶对疾病的器官定位具有实际价值。a.检测同工酶可提高酶学诊断的特异性: 例如, 乳酸脱氢酶( LDH)总活性升高的同时若证实是主要由于( LDH1)升高引起, 应考虑心肌病变所致。若证实( LDH5) 升高引起, 当怀疑肝或心肌病所致。b.检测工酶可提高酶学诊断的敏感性: 因为某些同工酶的异常可在总活性改变之前出现。如心肌梗塞时, 血清中心型肌酸激酶( CK- MB) 的升高早于肌酸激酶总活性的升

高。c.检测同工酶对某种疾病具有预后价值:如肝炎病人血中天冬氨酸转移酶( AST) 主要自

肝细胞液( 胞液型AST) , 说明细胞由炎症发展到坏死, 提示病情相当严重。

三、酶与疾病的治疗

1、帮助消化。蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶都可以帮助消化。

2、消炎抑菌。溶菌酶、菠萝酶、木瓜蛋白酶, 可缓解炎症, 促进消肿; 糜蛋白酶可用

于外科清疮, 磺胺类药物通过酶的竞争抑制机理起到抑制消炎的作用。

3、防治血栓。链激酶、尿激酶和纤溶酶均溶解血栓, 防止血栓形成, 可用于脑血栓、心肌梗塞的治疗。

4、治疗肿瘤。天门冬酰胺具有促进血癌生长的作用。利用天门冬酰胺酶分解天门冬酰胺可抑制血癌细胞的生长。人工合成的6—巯基嘌呤、5 一尿嘧啶等药物通过酶的竞争抑制作用阻碍癌肿细胞的异常生长, 可起到抑制肿瘤的作用。

研究进展

由于酶种类繁多导致的疾病多种多样，与酶相关的应用也多样化，酶不仅仅可以用于治疗疾病还可以用于发酵食物，

所以下面以列举了几种酶的部分应用：

1、二肽基肽酶4（DPP4）抑制剂——治疗2型糖尿病的新型药物，DPP4抑制剂副作用小

对2型糖尿病诸多病理和生理学方面的改善作用，尤其是对胰岛B细胞有特殊作用，现今备受人们关注也成为当今糖尿病药物研究的热点、焦点。DPP4抑制剂可降低2型糖尿病患者HBA1c水平、减少低血糖和副反应发生的作用。①对肠促胰岛素及其它内源性肽的影响主要是通过增加其GLP-1的活性形式发挥作用，还对肠促胰岛素系统中的GIP和垂体腺苷酸环化酶激活肽有一定作用，内源性GIP和PACAP对胰岛素释放都有促进作用。

②降低糖代谢相关指标③降低人体相关脂肪含量④降低血液中胰高血糖素浓度增加胰

岛素分泌。

西格列汀治疗 2 型糖尿病

2、噬菌体裂解酶——新型抗菌药物

裂解酶能够快速高效地破坏细菌的细胞壁，且尚未发现对人体的直接不良作用；细菌对其不易产生耐受性。如今可以通过重组DNA和质粒转化细菌从而大量表达目的裂解酶¨“，使其易于获得。

3、AMPK-ACC信号通路与相关代谢疾病

腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)与乙酰辅酶A羧化酶(ACC)不仅作为各自代谢调节的关键环节,且相互间存在密切联系,可形成细胞内上下游信号通路.AMPK与其下游靶点ACC构成的AMPK-ACC信号通路在机体能量代谢、脂肪合成与氧化过程中具有重要的病理生理意义,在肥胖及其他代谢性疾病研究中日益受到重视.

4、去泛素化酶与肿瘤：去泛素化酶具有逆转泛素化的作用，其大多数研究还保留在分子生物学领域，在转化医学研究中尚未引起充分的重视。目前研究发现，去泛素化酶的目的蛋白通过各种途径影响肿瘤的发生、发展，如细胞凋亡和自噬、炎性反应和肿瘤的关系、肿瘤缺氧、肿瘤信号通路、细胞周期的调节和DNA损伤等。

5、糖苷水解酶：木质纤维素是一种重要的可再生资源,多功能糖苷水解酶对于木质纤维素的高效利用具有重要意义，也将为低成本的高效利用木质纤维素开辟广阔前景。