酶在醫學方面的應用

羅曦

摘 要：隨著現代信息時代生物技術的發展、高新技術的研發，人類對酶的研究與開發利用越來越深入和透徹，相應地，酶在醫學方面的應用也越來越廣泛。通過對近年來酶在醫學上應用的研究論文的綜述，為進一步研究酶在人類以及動物醫學臨床中提供一定的技術指導和參考。本文通過對近期的研究論文的綜合總結，從酶學診斷、藥用酶等方面綜述了關于一些酶在疾病診斷、治療和預防方面的應用。證實了酶在我們生活中具有不可或缺的重要地位和意義。

關鍵詞：酶學診斷;藥用酶;特異性酶;酶法合成

1.酶在疾病診斷中的應用

酶學診斷是通過酶的催化作用來測定體內某些物質的含量及其變化，通過體內原有酶活力的變化情況進行疾病診斷的方法[1-2]。在病理情況下，細胞發生損傷時，細胞內的酶會釋放到體液中，因此可以利用測量體液中酶的活性和含量來進行疾病診斷。且由于酶催化具有高效性和特異性，因此酶學診斷方法具有可靠、簡便又快捷的特點，在臨床診斷中已被廣泛應用[3]。

酶的檢測方法主要通過酶活性水平和酶活性比率來檢測其活性。一般健康人的體液中某些酶的含量是相對恒定的，而在一些疾病發生時，體液中某些酶的活性水平會發生很大變化，因此可以通過測量體液中特定酶的活性水平來對疾病發生及其發生位置進行一個初步的判斷。酶活性水平和酶活性時間曲線下面積與組織細胞損傷的范圍或量相關。若酶活性增加的量很大時，表明組織大量損傷，如肝臟、骨骼肌。細胞損傷的嚴重性可以用線粒體與細胞質的酶活性比率表示。細胞輕度損傷時，為細胞質內酶釋放，如丙氨酸轉氨基酶（ALT）、細胞質中的血清天門冬氨酸轉氨基酶（c-AST），細胞嚴重損傷或者壞死時就會導致線粒體內酶釋放入血液，如線粒體中的m-AST、谷氨酸脫氫酶（GLDH）[3]。

血漿酶水平僅通過同一器官內某一特殊結構或組織獲得，該器官所有細胞內產生的酶活性大致相同。例如，ALT、γ-谷氨酰轉肽酶（GGT） 或GLDH的活性在肝臟疾病中與氨基轉移酶有關，可運用這些酶的比率在急性肝臟病變中進行鑒別診斷。另外，在一定范圍內，AST/ALT的比值大小還可以反映慢性肝炎疾病病情及程度的大小，但當肝臟損傷到一定程度后，酶學檢測的靈敏度將受到影響[4]。

人體不同的組織或器官中存在著一些特異的酶類（這些酶主要在某一組織或器官中合成，而來源于其他組織很少），當某個疾病發生或者細胞組織受到損傷后，這些細胞遭到破壞，其中的特異性酶合成減少，活性降低。因此我們可以通過檢測體液中所含某一器官或組織所對應的一些特異性酶類的活性來對疾病發生或細胞損傷部位進行判斷。例如：血清膽堿酯酶（CHE）是由肝細胞合成后釋放到血液中的一種非特異性酯酶，當肝細胞發生病變或腸-肝循環有障礙的時候，CHE合成減少，活性降低[5]。

2.酶在疾病治療及預防中的應用

酶可以作為藥物治療多種疾病，作為藥物用于疾病治療和預防的酶稱為藥用酶。酶制劑作為分子水平的治療藥，具有專一性、效率高、毒副作用小的特點，在防治疾病和抗衰老中發揮著重要的作用。纖溶酶類藥物是具有生物活性的蛋白質，能激活體內纖溶系統，促進纖維蛋白溶解，臨床上廣泛用于心肌梗塞和多種血栓性疾病的治療。眾多學者通過從微生物的代謝產物中分離出纖溶活性物質，溶血鏈球菌（Streptocolcus Hemolytius）戶鏈激酶（Streptokinase，SK）、金黃色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus）產葡激酶（Staphylokinase，SaK）和納豆激酶（Nattokinase，NK）等。肝促凝血活酶試驗（HPT）是一種操作簡便的凝血試驗，也是一種肝臟儲備功能試驗，它能反映肝細胞合成凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅹ，通過試驗發現，肝損傷越嚴重，HPT含量越低，治療修復后，HPT回升。可通過對HPT的檢測對肝臟疾病進行一個診判以便后期治療或預防。降纖酶是蛇毒中的一種絲氨酸蛋白酶，又稱為類凝血酶，能分解纖維蛋白原，能有效降低凝血因子活性 ，降低血液黏稠度，并起到抗血小板的生物學效應。在臨床應用上，其對腦血栓、血栓性靜脈炎、動脈硬化性閉塞癥、肺栓塞、缺血性冠心病、急性腦梗死等的治療均有顯著療效。

3.酶催化工藝用于制藥

酶催化作為手性技術和綠色化學的一個重要組成部分，已經應用于制藥行業一些化學藥物的生產制造中。且酶催化工藝具有綠色、高效、作用條件溫和、可以在水相中進行等特點，具有很高的區域選擇性和立體選擇性。藥物的生產和人類的生存和發展密切相關，而工業上大多采用半化學合成法生產氨芐西林，阿莫西林，頭孢克洛，頭孢立新等常用抗生素類藥物，但是這種方法生產不僅反應條件難以達到，而且會產生大量的工業廢料，造成環境污染。而利用青霉素酰化酶法工藝生產抗生素，即可在較溫和條件下生產并且獲得更高收率，但是其生產過程仍需進一步優化。阿糖腺苷是一種廣譜的DNA病毒抑制劑，可治療多種病毒性疾病，最初由化學合成法合成，但是這種方法產率低、耗時費力，后來人們開始研究用核苷酸磷化酶催化合成阿糖腺苷。在郭勇莉等人的研究中，試驗以氣場桿菌完整細胞為催化劑，酶法合成阿糖腺苷的方法在適宜條件下轉化率可高達70%～90%。

4.展望

傳統的化學工藝制藥有著耗材、耗時費力、產生廢物多等缺陷，逐漸人們開始研究生物工藝制藥，而利用生物工藝制藥的主要研究對象便是酶。酶反應有著特異性、高效性等特點，可以靶向診斷、治療疾病，利用酶催化專一、高效、作用條件溫和的特點生產藥物，還有副作用小的優點。由此可見酶在于我們生活中，有著極其重要的意義和地位。但是在利用酶催化工藝制造藥物的時候，需要知道不同的酶所需的反應條件不同，因此設置更合理、操作簡便的酶反應器應用于工業生產藥物方面有待于繼續深入開發研究。

參考文獻：

[1] Zhao Y， Liu H， Jiang Y，et al. Detection of Various Biomarkers and Enzymes via Nanocluster-Based Fluorescence Turn-On Sensing Platform[J]. Analytical Chemistry，2018

[2] Mundel P ， Reiser J . Proteinuria： an enzymatic disease of the podocyte？[J]. Kidney International， 2010， 77（7）：571-580.

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