氨基脲敏感性胺氧化酶与心血管病及糖尿病的研究进展

李潮生(综述)，陈 军(审校)

(1.广东医学院研究生部，广东 湛江 524000； 2.深圳宝安区人民医院心血管内科，广东 深圳 518100)

氨基脲敏感性胺氧化酶(semicarbazide-sensitive amine oxidase,SSAO)是一类含有铜离子和多巴胺醌基的胺氧化酶，在体内广泛存在，主要催化内源性短链伯胺氧化脱氨生成相应的醛类、过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)和氨。在动脉粥样硬化、充血性心力衰竭、高血压、糖尿病、肥胖、多发性脑梗死等患者发现血浆SSAO活性显著升高[1-3]，目前认为SSAO和底物及其催化产物可能具有多种生理功能，参与多种疾病的发生、发展过程。

1 SSAO的定义

根据活性部位辅助因子的性质常将胺氧化酶分为两大类：第一类胺氧化酶辅基含有黄素腺嘌呤二核甘酸，主要包括单胺氧化酶(monoamine oxidase,MAO)-A和MAO-B及多胺氧化酶。另一类酶辅基上具有一个或多个羰基，能被氨基脲、酰肼等氧化剂所抑制，因此称为对氨基脲敏感的胺氧化酶，即SSAO，主要包括二胺氧化酶、赖氨酰氧化酶、可溶性或膜结合型SSAO及血管黏附蛋白1(vascular adhesion protein-1,VAP-1)[4]。SSAO与MAO的另一个区别是在MAO抑制剂存在的条件下，SSAO仍能使苄胺氧化脱氨生成苯甲醛[5]。

2 SSAO的分子生物学特性

2.1SSAO的分子结构特点 SSAO是一个心型折叠结构，含有D2、D3、D4三个折叠区域，是一种典型的二聚体[6]。特征性的羟多巴胺醌辅助因子和铜离子位于SSAO活性位点上，SSAO分子包含6个糖基化位点，其中多个位点上的碳水化合物与天冬氨酸相结合，由于该结合部位位于活性位点入口处，可能影响SSAO底物的特异性[7]。SSAO表面还含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列，与SSAO的酶活性及其介导的白细胞黏附、外渗及组织炎性反应有关。研究发现，SSAO相对分子质量约为180×103，每1 mol SSAO含有2 mol铜离子、1 mol羰基辅基及1个6-羟多巴胺醌残基，这样的化学特性使SSAO对氧化试剂很敏感[8]。

2.2SSAO的基因及分布特点 SSAO的基因位于人第17号染色体17q21，人类SSAO基因包括AOC1、AOC2、AOC3、AOC4。其中AOC1编码二胺氧化酶，主要分布于肾脏、肺、肠道，起着代谢组胺的作用[9]，AOC2编码视网膜特异SSAO[10]，AOC3编码大部分SSAO/VAP-1,主要分布于脂肪细胞、血管平滑肌细胞及内皮细胞，同时在肺部、主动脉、肝脏、肠道高度表达[11]。AOC4在225位点上出现突变，形成一个终止密码子，编码一个无功能性的截断蛋白[12]。

SSAO包括血浆SSAO和组织型SSAO，血浆SSAO为可溶性酶，组织型SSAO存在各种组织的质膜，属于膜结合酶。无论是血浆SSAO还是组织型SSAO，都存在相似的酶生物学特性，两者基因序列至少有80%的同源性[5]。

2.3SSAO的氧化脱氨基作用 SSAO主要催化短链伯胺氧化脱氨并生成相应的醛类、H2O2和氨。甲胺和氨基丙酮是SSAO的生理性底物，其中甲胺只能被SSAO氧化脱氨，不能被MAO氧化，内源性甲胺主要由肾上腺素、肌氨酸和肌酸代谢产生，氨基丙酮由苏氨酸和甘氨酸代谢产生。甲胺、氨基丙酮能分别被SSAO氧化脱氨生成甲醛、丙酮醛，同时产生H2O2和氨[13]。正常生理条件下，SSAO的氧化脱氨基作用是体内代谢的不可缺少的重要部分。

3 SSAO与心血管疾病

目前已证实，VAP-1与SSAO是同一种物质，其广泛存在于血管平滑肌细胞、脂肪细胞和内皮细胞，具有胺氧化酶和黏附分子双重生物学活性[14]。SSAO/VAP-1催化底物氧化脱氨生成的毒性产物，如醛类、H2O2可引起动脉粥样硬化、血管内皮细胞损伤，尤其糖尿病患者，这种损伤效应更强烈。SSAO催化内源性甲胺产生的甲醛对血管内皮细胞具有直接的毒性作用，可促进蛋白质与蛋白质之间、蛋白质-DNA之间相互交联。生成的H2O2则能进一步转化为氧自由基，可造成氧化应激水平升高，导致多种心血管疾病的发病。SSAO催化生成的产物H2O2可与醛类、葡萄糖共同修饰多种蛋白，产生晚期糖基化终产物(advanced glycated end products,AGEs),AGEs的产生是导致动脉粥样硬化的重要因素[15]。

动脉粥样硬化的发生、发展是一个以高度特异性的细胞分子反应为特征的慢性炎症过程[16]，VAP-1作为黏附分子参与白细胞的移行、黏附、趋化过程，在动脉粥样硬化的炎性反应过程中起主要作用[15]。研究发现白细胞表面的糖蛋白属于唾液酸黏附素家族[17]，而唾液酸黏附素是SSAO/VAP-1在白细胞表面的配体，SSAO/VAP-1可与其表面的胺基相结合，使白细胞和血管内皮细胞之间形成一种短暂的共价键，介导白细胞外渗过程[18]。

SSAO/VAP-1可能通过毒性产物、氧化应激、炎性作用等多种途径影响动脉粥样硬化。在高血压、缺血性心脏病、心力衰竭等患者亦发现SSAO活性升高。在SSAO/VAP-1缺省小鼠发现肠道缺血/再灌注损伤程度比野生型对照组减少40%，SSAO/VAP-1通过调节白细胞外渗，介导缺血/再灌注损伤[19]。Yang等[20]通过建立心肌缺血/再灌注SD大鼠模型，发现缺血对心肌SSAO活性起上调作用，并于再灌注前3 min给予SSAO抑制剂，通过抑制心肌SSAO活性可中断白细胞-内皮细胞黏附及减少后续的白细胞炎性浸润，心肌缺损再灌注损伤明显减少。Marinho等[21]则报道充血性心力衰竭的患者血浆SSAO活性升高，SSAO可能通过毒性产物、氧化应激等方式参与心力衰竭的发生、发展。Li等[22]一项纳入661例2型糖尿病患者的长期队列研究，发现对血浆VAP-1进行对数转化校正后，发生心血管病死率的风险比值为5.83(95%CI1.17～28.97)。同时认为血浆VAP-1水平可作为2型糖尿病患者心血管事件全因病死率的独立预测指标。

4 SSAO与糖尿病及其并发症

糖尿病是最常见的老年性疾病，严重危害人类的生命健康。血管性疾病、动脉粥样硬化、神经性病变等并发症是糖尿病患者发病和死亡的主要原因。如前所述，糖尿病患者血浆SSAO水平及活性明显升高，提示SSAO可能与糖尿病的发生、发展明显相关。

SSAO催化内源性甲胺、氨基丙酮氧化脱氨产生的毒性产物可直接损伤血管内皮，促进糖基化和增强氧化应激作用，从而加剧糖尿病及其血管并发症的发生。Almulki等[23]研究发现，视网膜血管内皮细胞高度表达VAP-1，在白细胞炎性趋附至视网膜血管中起重要角色，使血视网膜屏障被打破，引起视水肿，严重影响视力，在糖尿病患者中甚至可导致糖尿病视网膜病变引起失明。Yoshikawa等[24]研究发现，2型糖尿病视网膜病变患者血浆VAP-1水平显著升高，并且与血管内皮生长因子呈正相关，该研究认为SSAO/VAP-1参与糖尿病及其血管并发症的病理生理机制主要是通过增加氧化应激和AGEs的产生，SSAO活性升高与糖尿病后期动脉粥样硬化、视网膜病变、肾脏病变密切相关[25]。

Valente等[3]研究发现，糖尿病合并阿尔茨海默病患者海马体邻近血管SSAO/VAP-1水平明显高于单纯阿尔茨海默病患者，并且在受损的血管处可见AGEs、AGEs受体、超氧化物歧化酶1等氧化损伤标志物升高，可能与SSAO/VAP-1毒性产物的生成及炎性作用有关。此外，Li等[26]对115例非糖尿病患者行糖耐量试验，发现给予糖负荷30 min后血浆SSAO/VAP-1水平显著升高并持续2 h，血浆SSAO/VAP-1的变化与全身氧化应激、AGEs、颈动脉内中膜厚度独立相关，认为血浆SSAO/VAP-1水平的急性变化程度是高糖所致动脉粥样硬化的一个新标志物。可见，SSAO/VAP-1可能通过炎症、氧化应激、AGEs的产生等多种机制参与糖尿病及其并发症的发生、发展。

5 SSAO的抑制剂

SSAO活性的升高与多种疾病明显相关，甚至介导这些疾病的发生、发展。通过抑制SSAO活性可以减少SSAO的氧化脱氨基作用，减少毒性产物的生成，降低内皮细胞损伤、氧化应激反应、AGEs的产生。研究亦证明，通过抑制SSAO活性能有效地降低白细胞炎性渗出，减少组织炎性反应[27]。

目前较为常见的SSAO抑制剂主要包括非选择性抑制剂和选择性抑制剂。非选择性抑制剂包括由肼类衍生而来的羰基化合物，如氨基脲(semicarbazide)、氨基胍(aminoguanidine)等，丙烯胺衍生而来的卤素化合物,如(E)-2-(4-氟苯乙基)-3-氟丙烯基胺盐酸盐(MDL72974A)、(E)-2-(3,4-二甲氧基苯基)-3-氟丙烯基胺盐酸盐(MDL72145)等。高选择性抑制剂主要包括2-溴乙胺。然而，这些化合物最初的目的并不是用于SSAO的研究，此类化合物在抑制效率、酶选择性甚至毒理学方面存在较大的差异。至今为止高效率、高选择性、低毒性SSAO抑制剂仍在研究中，新型SSAO抑制剂用于治疗或预防心血管疾病和2型糖尿病将是今后研究的热点[22,28]。

6 结 语

在充血性心力衰竭、动脉粥样硬化、糖尿病及炎症等多种疾病情况下，血浆SSAO水平及活性显著升高。如上所述，目前对于SSAO/VAP-1的组织分布、作用底物及抑制剂已有大量的研究报道，SSAO/VAP-1已成为多种疾病的潜在治疗靶点。然而，目前关于SSAO在多种疾病的确切病理生理机制及其抑制剂的药理学作用仍认识不充分。新型高效专一的SSAO抑制剂对SSAO病理生理功能的研究和对心血管疾病、糖尿病的治疗将是未来研究的发展方向。

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