酶在医学方面的应用医学知识专家讲座

主要内容1.序言2.酶与一些疾病发生3.酶用于疾病诊疗4.酶用于疾病治疗5.酶固定化用于新型药品设计和药品筛选6.总结第1页

当代分子生物学认为生物活动正常进行都依赖于机体内部生化反应平衡和稳定，这种复杂而有序生化反应需要酶来催化调整，以控制体内代谢正常进行。所以，一旦疾病发生，究其根本原因都与酶有直接或间接关系。机体内部发生疾病，往往因为酶功效失调，把酶作为药品，补充酶不足，或调整酶作用，能够到达治疗目标；在一些疾病中个别酶过表示，这些酶能够作为治疗靶标。序言第2页一、酶与一些疾病发生第3页皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色素。1.酪氨酸酶缺点——白化病第4页2.胱硫醚合成酶缺点——同型胱氨酸尿症多发性血栓形成，晶体脱位，身体瘦长，蜘蛛样指（趾），轻中度智力低下。第5页智力低下，60%患儿有脑电图异常，头发细黄，皮肤色淡和虹膜淡黄色，惊厥，尿有“发霉”臭味或鼠尿味。3.苯丙氨酸羟化酶缺点——苯丙酮酸尿症第6页二、酶与疾病诊疗第7页酶在疾病诊疗方面应用

1、酶诊疗依据体内原有酶活力改变来诊疗疾病方法，称为酶诊疗。2、诊疗用酶利用酶作为试剂，来测定体内与疾病相关代谢物质浓度改变，利用该物质浓度改变程度作为诊疗某种疾病及其病情严重程度主要指标。第8页酶疾病与酶活力改变淀粉酶(AMS)胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶(ACP)前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高碱性磷酸酶(ALP)佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺亢进，活力升高；软骨发育不全，活力下降谷丙/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰转肽酶原/继发性肝癌，活力200U以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清酶活升高醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高乳酸脱氢酶(LDH)肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提升脂肪酶(LPS)急性胰腺炎，活力显著增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高α－羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力显著升高鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OCT)急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力显著升高乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，白血病、肌肉萎缩，白血病、淋巴肉瘤、肺癌，转移性肝癌、结肠癌，肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、LDH4增高葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊疗糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力显著升高酶作为诊疗指标第9页用酶作为诊疗试剂

酶测定物质用途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊疗糖尿病葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊疗糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素量，诊疗肝脏、肾脏病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺量，诊疗肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊疗高血脂等DNA聚合酶基因经过基因扩增，基因测序，诊疗基因变异、检测癌基因第10页体检表中相关酶选项第11页三、酶与疾病治疗第12页春秋战国时期已知用麴（曲）治疗消化不良疾病。药用酶用酶来治疗疾病最早是以淀粉酶为代表各类口服消化用酶。1952年，Innerfield将结晶胰蛋白酶静脉注射治疗脉管炎取得成功。酶用于治疗疾病发展历史第13页栓溶酶类与心血管疾病第14页溶菌酶第15页凝血酶第16页酶在疾病治疗方面应用酶名来源用途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，创愈，降压脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良，食欲不振纤维素酶霉菌治疗消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引发变态反应L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎凝血酶动物，蛇，细菌，酵母等治疗各种出血病胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡右旋糖酐酶微生物预防龋齿胆碱酯酶细菌治疗皮肤病，支气管炎，气喘溶纤酶蚯蚓溶血栓弹性蛋白酶胰脏治疗动脉硬化，降血脂核糖核酸酶胰脏抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛肾治疗痛风第17页1）在机体内生理条件下含有较高活力和稳定性；2）对底物有较高亲和力,不受产物和体液中正常成份抑制；3）在体内有较长半衰期，可迟缓地被分解或排出体外；4）酶制剂纯度高，不含其它毒性物质，来自非致病性酶源。药用酶普通要求第18页酶与疾病治疗举例第19页1、什么是HCV

肝炎是一个危害性非常严重疾病。分为甲肝（HAV）、乙肝(HBV)和丙肝(HCV)。甲肝、乙肝已经有各自疫苗，所以得到了有效控制。

HCV病毒是一个正链RNA病毒，变异率很高，潜伏期非常长，毒性很高。美国NIH：未来20年内HCV感染将成为肝衰竭和肝癌主要原因，将其列为“对患者健康和生命危害极大，严重威胁社会和公共卫生”疾病。（一）酶在丙肝（HCV）治疗中应用第20页2、NS3抑制剂与丙肝治疗Victrelis（主要成份为Boceprevir，分子式C27H44N5O5，年5月获FDA同意上市），成为治疗丙肝首个有效药品。

NS3：一个丝氨酸蛋白酶。是HCV病毒复制酶主要组成部分，是HCVRNA复制时RNA进入复制酶关键部位“必经之路”。

Boceprevir是一个小分子蛋白酶抑制剂，能以类似于底物方式与NS3结合，结合之后可捕捉NS3活性部位丝氨酸部分，起酮酰胺上羰基碳与丝氨酸共价结合，从而阻止了病毒RNA进入关键酶，抑制病毒复制，到达治疗丙肝目标。第21页3、NS5B与丙肝治疗NS5B：HCV病毒复制酶关键部分，以原RNA为模板合成一条反链RNA，在以此RNA为模板合成一条正链RNA，完成病毒复制。

NS5B氮端开始530多个氨基酸组成其催化中心。形状如人右手掌，分为拇指区、手指区和手掌区。

手指区和拇指区是调控该酶与RNA相互作用区域，手指区与拇指区由两条loop区域连接起来，经过loop调整，当手指区和拇指区处于关闭状态时，将催化HCVRNA复制。当前已经设计出了各种NS5B别够抑制剂，经过与NS5B上别构位点结合，从而使其手指区与拇指区不能关闭，从而抑制HCV复制，到达治疗HCV作用第22页几个NS5B别构抑制药品与NS5B作用

第23页1、AD是怎样发生

淀粉样蛋白前体基因和早老素基因等突变，造成ß-淀粉样蛋白（Aβ）异常分泌和产生过多，在脑组织内沉积，对周围突触和神经元含有毒性作用，可破坏突触膜，最终引发神经细胞死亡。Aβ沉积造成AD其它病理改变，是AD发病关键步骤。淀粉样前体蛋白由α-分泌酶裂解形成APPSα，是一个神经营养性物质；而细胞还存在β-分泌酶和γ-分泌酶，淀粉样肽先是由β-分泌酶在淀粉样前体蛋白671位点切开，生成AβN端，再被γ-分泌酶在713-716附近位点裂解，产生Aβ40-42，Aβ42就是AD元凶。（二）酶在老年痴呆（AD）治疗中应用第24页

淀美国格兰史克企业开发出了可口服β-分泌酶抑制剂，可特异与β-分泌酶催化部位两个天冬氨酸残基结合，从而将其抑制。中药成份姜黄素，也可抑制β-分泌酶活性，从而对AD有一定疗效。第25页1、什么是糖尿病（三）酶在糖尿病治疗中应用

糖尿病分为1型糖尿病和2型糖尿病。

1型糖尿病是一个本身免疫疾病，常见于青少年，遗传原因。但不常见，只占总糖尿病病例5%到10%。

2型糖尿病是我们常见糖尿病，占患者总数90%以上。病因：胰岛素分泌不足或完全丧失；胰岛素抵抗。不论是1型还是2型糖尿病，都会造成血液中葡萄糖无法被利用，进而引发糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱综合征。第26页2、胰岛素抵抗造成糖尿病

胰岛素抵抗：机体细胞对胰岛素不敏感。原因：胰岛素受体损伤。酪氨酸蛋白磷酸酶1B（PTP1B）在胰岛素信号转导通路中是一个关键酶，在通路中是负调控作用。胰岛素受体能够发生自磷酸化从而开启下游信号。PTP1B是胰岛素受体自磷酸化抑制酶。胰岛素与胰岛素受体α亚基结合，改变β亚基构象随之产生PTP1B解除酶—蛋白酪氨酸酯酶，是PTP1B对胰岛素受体自磷酸化抑制解除，胰岛素受体自磷酸化发生，产生下游信号通路。第27页

联麦氧钒（BMOV）能够与PTP1B特异结合，影响其活性，将其抑制。作用机理以下：距离催化微点Cys215残基2nm处存在一个变构抑制位点，联麦钒在此位点结合其螺旋α3和α6，限制了PTP1BWPD套环构象改变（对抑制自磷酸化起决定作用），将其活性抑制。联麦氧钒作用机制第28页3、在肠道中控制血糖α-葡萄糖苷酶抑制剂是一类以延缓肠道碳水化合物吸收而到达治疗糖尿病口服降糖药品。α-葡萄糖苷酶抑制剂是比较成熟治疗糖尿病药品，已广泛应用于临床。

其作用机制为：竞争性抑制位于小肠各种α-葡萄糖苷酶，使淀粉类分解为葡萄糖速度减慢，从而减缓肠道内葡萄糖吸收，降低餐后高血糖。

第29页α-葡萄糖苷酶抑制剂作为调整血糖药品，与其它药品配合治疗糖尿病。有了α-葡萄糖苷酶抑制剂，糖尿病患者能够开口大吃了~！连任了，我再吃~~FUCK!第30页（四）酶在白血病治疗中应用L-天冬酰胺酶能将血清中天冬酰胺水解为天冬氨酸和氨，而天冬酰胺是细胞合成蛋白质及增殖生长所必需氨基酸。正常细胞有本身合成门冬酰胺功效，而急性淋巴细胞白血病等肿瘤细胞则无此功效。因而当外来天冬酰胺酶使天冬酰胺急剧缺失时，肿瘤细胞因既不能从血中取得足够天冬酰胺，而又不能本身合成，使其蛋白质合成受阻，增殖受抑制，进而不能生长、存活。第31页

凝血酶纱布，治疗血友病患者出血；补充SOD（超氧化物歧化酶），清楚体内自由基，能够抗衰老，预防癌症、糖尿病等各种疾病（补Zn、Cu、Mn等）；异柠檬酸裂解酶（ICL）抑制剂用于治疗肺结核端粒酶作为靶标用于治疗癌症；以DNA拓扑异构酶Ⅱ为靶标环丙沙星，已经作为抗肿瘤药品上市；

……

（五）酶在其它疾病治疗中应用第32页四、酶固定化用于新型药品设计和要素筛选（一）药用酶固定化制备药用固定化酶方法很多,但当前采取较多是微囊化包埋法,即将酶溶液包裹在半透膜内,制成微球或微囊剂型。这种剂型既可预防酶脱落或直接与微囊外环境接触,又能使小分子底物快速透过膜与酶接触,其反应产物也能扩散到膜外。第33页

（1）固定于体内法将某一个固定化酶植入或包埋于人体某一组织中,让其长久发挥作用。比如：门冬酸胺酶对白血病有一定疗效,若将其与人造血管材料制成固定化酶,再植入人休某一段动脉中,可大大改进白血病人症状。（2）自因为体内法,经过口服入胃肠道。如吞服固定化脉酶与尿酸酶微囊可治疗尿毒症。当人肾脏功效衰竭时,就不能及时排出体内新陈代谢最终产物,如尿素和尿酸等,造成各种中毒症状。脉酶能够把尿素转化成NH4+和HCO3—,并将有毒NH4+结合到含氮化合物中,消除毒性；尿酸酶把尿酸成尿液排出。服酶和尿酸酶微囊能长久、有效地发挥解毒作用。药用酶固定化应用第34页

（3）能自由循环于体内法将一些酶微囊注入血管内随血液自由循环,可持久地发挥疗效。比如,造成儿童智力低