過氧化氫酶的功能及應用

過氧化氫酶的功能及應用

hydrogen是一個也被稱為cylidase的氧化酶。這是一種分解成氧和水的酶。它是過氧化物酶體的標志酶,約占過氧化物酶體酶總量的40%,是在生物演化過程中建立起來的生物防御系統(tǒng)的關鍵酶之一。近年來,眾多學者研究了組織、體液中CAT的含量與全身腫瘤的發(fā)生、診斷、治療等之間的關系,認為其可作為一種腫瘤標志物協(xié)助惡性腫瘤的診斷、指導治療以及判斷預后。本文將對CAT在腫瘤方面的研究進展進行綜述。鐵炔抑制劑內(nèi)酰胺酶內(nèi)分子catpod的結構過氧化氫酶存在于所有已知動物的各個組織中,特別在肝臟中濃度較高。按照不同理化特性,將CAT劃分為典型性(typical)、非典型性(atypical)和CAT-過氧化物酶(catalase-peroxidases,CATPOD)。按催化中心結構差異可分為兩類:含鐵卟啉結構CAT,又稱鐵卟啉酶,典型性CAT和CATPOD屬于此類;含錳離子替代鐵的卟啉結構,又稱為錳過氧化氫酶(MnCat),非典型性CAT屬于此類。CAT作為生物體內(nèi)的重要物質,其最主要的功能就是參與活性氧代謝過程。CAT的主要作用就是催化H2O2分解為H2O與O2,使得H2O2不能與O2在鐵螯合物作用下反應生成非常有害的-OH。CAT與超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)共同組成了生物體內(nèi)活性氧防御系統(tǒng),在清除超氧自由基、H2O2和過氧化物,以及阻止或減少羥基自由基形成等方面發(fā)揮重要作用。重要酶的活性腫瘤的發(fā)生會導致機體內(nèi)一系列酶的變化,過氧化氫酶作為防御系統(tǒng)的重要酶,其活性會有一定的改變。近年來許多學者從不同水平檢測了腫瘤患者組織及體液中CAT的表達及其活性,探討其對腫瘤診斷、分期、治療等方面的意義。1.移風易移的危險因素Tefik等在對于基因多態(tài)性的研究中發(fā)現(xiàn),CAT基因啟動區(qū)-262T的多態(tài)性不僅與前列腺癌的高風險性相關,同時也是腫瘤進展及轉移的一個危險因素。Yamaguchi等測定了小鼠肝臟移植腫瘤中CAT基因的表達,發(fā)現(xiàn)不論小鼠被移植的腫瘤來源如何,CAT的基因表達都有所減少,而且腫瘤組織是通過分泌某種體液因子從轉錄水平上抑制基因表達的,但這種體液因子尚未明確?？谇话┓矫?Wu等認為吸煙、飲酒、嚼檳榔等習慣導致的活性氧變化會導致抗氧化系統(tǒng)相關酶的遺傳變異,包括CAT,而正是這種基因的變異決定了口腔癌的發(fā)展。2.肺癌組織及正常組織中cat活性的變化通過對肝癌組織及正常組織的對比發(fā)現(xiàn),CAT活性在肝癌組織中顯著減少。這些發(fā)現(xiàn)暗示了腫瘤發(fā)生時,腫瘤組織中自由基清除系統(tǒng)受到了損害。Durak等在膀胱癌組織中發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律,同時他們認為這種CAT活性的差異在腫瘤的不同分級中也有意義。此外,Güner等及Yoo等對肺癌組織中超氧化物歧化酶及CAT活性進行了測定,發(fā)現(xiàn)兩者與對照組相比有明顯差異。這與Tu等在胃癌組織中的研究結果一致。Kolanjiappan等研究了口腔癌患者CAT的生物化學改變,發(fā)現(xiàn)與正常組織相比,腫瘤組織中的CAT活性有顯著的降低。但用相同的方法測定喉部鱗癌組織及正常組織中的CAT活性卻得出了相反的結論,CAT的活性在腫瘤組織中有明顯增高。同時,Hwang等認為CAT在胃腺癌組織中的顯著增高可能會增加發(fā)生腸腺癌的危險性。3.肺癌患者血清紅細胞胞漿中cat的活性Rajneesh等發(fā)現(xiàn)在乳腺癌患者血清中的SOD、CAT等含量較對照組明顯升高。Ozensoy等檢測了幾種類型(前列腺、乳腺、肺、胃和卵巢)的3、4期惡性腫瘤患者血清紅細胞胞漿中的CAT活性,發(fā)現(xiàn)其活性變異很大,與對照組相比無明顯差異,僅20%表現(xiàn)出明顯的活性增高。但Casado等在對125例惡性腫瘤患者,包括肺癌、淋巴瘤、消化系統(tǒng)癌癥、頭頸癌、婦科癌癥、乳腺癌等的研究中發(fā)現(xiàn),所有類型的癌癥中血清CAT的活性均有降低,尤其在淋巴瘤中降低最為顯著。而結腸直腸癌患者及胃腺癌患者血清中CAT含量較對照組明顯減低[16、17]。4.篩選出及其篩選意義關于腫瘤患者唾液中CAT活性的研究較少。Hu等人混合了口腔癌患者的唾液,通過與正常組對照篩選出五個候選標志物,分別是M2BP,MRP14,CD59,profilin和CAT,并檢測出這五種物質聯(lián)合檢測口腔癌的靈敏度和特異性分別是90%和83%。5.cat的調節(jié)作用Hyoudou等發(fā)現(xiàn)外科手術切除腫物會促進轉移癌的生長,而靜脈注射PEG-過氧化氫酶能顯著抑制轉移灶的生長,他們通過RT-PCR及免疫印跡法進一步證實了PEG-過氧化氫酶顯著降低了上皮生長因子受體的表達。Rungtabnapa等也發(fā)現(xiàn)了過氧化氫在抑制非小細胞肺癌細胞失巢凋亡中的作用,CAT可通過調節(jié)過氧化氫促進小窩蛋白-1(Caveolin-1)的降解及肺癌細胞失巢凋亡,抑制腫瘤轉移。另一項腹腔注射過氧化氫酶水凝膠的研究發(fā)現(xiàn),持續(xù)的CAT釋放可以顯著抑制手術所致的腫瘤腹膜種植并抑制種植的腫瘤細胞的生長。他們的進一步研究表明,控制性持續(xù)釋放過氧化氫酶水凝膠可以顯著抑制特發(fā)性的肺轉移。放療和化療可以使腫瘤組織周圍活性氧水平增加,從而對腫瘤細胞造成殺傷作用。因此,活性氧聚集是抑制腫瘤的一種主要方式。但是不到致死量的活性氧不但不能殺死腫瘤,反而會通過激化轉錄因子、增加許多基因的表達和舒張血管等途徑,成為促進腫瘤增殖、提高腫瘤細胞生存力及侵襲力的一個因素,促進腫瘤發(fā)展。CAT作為體內(nèi)重要的清除活性氧的物質,對CAT的調節(jié)是腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中重要的信號調節(jié)機制,一系列的CAT抑制性調節(jié)會提高癌變被激活的可能性,而活性增高的轉錄因子會選擇性表達某些基因從而導致腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。腫瘤發(fā)生導致的過氧化氫的積聚會致使機體CAT反應性表達增強。隨著CAT的耗竭,或一系列異常的抗氧化代謝造成的抗氧化系統(tǒng)的損傷,CAT活性又會進一步減少。已有證據(jù)表明,在腫瘤發(fā)展過程中,機體的抗氧化防御機制減弱,在腫瘤細胞中CAT的活性受到了抑制。人為注射CAT不僅可以去除過氧化氫以減少血管供養(yǎng),延緩轉移腫瘤的生長,還可通過抑制基質金屬蛋白酶,有效抑制腫瘤細胞對上皮細胞的粘附、減少腫瘤細胞的數(shù)目、抑制腫瘤的生長及轉移。過氧化氫酶作為生物體內(nèi)防御系統(tǒng)的關鍵酶之一,與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關系。大量研究表明,腫瘤發(fā)生時,不論在腫瘤組織中,還是在體液中,過氧化氫酶的活性都有所改變,但尚未明確其變化與病理分級、臨床分期之間的關系。在不同腫瘤中或因組織來源差異,或因研究方法不同,或因腫瘤發(fā)展階段不同,CAT活性的改變有所不同。但大多數(shù)學者對于因過氧化氫酶活性改變而導致細胞活性氧的變化,從而在腫瘤發(fā)生中起重要作用的機制基本認同。另一方面,從治療上來看,CAT在抑制腫瘤轉移方面的作用是顯而易見的,這也為腫瘤的治療提供了新