谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶的研究進(jìn)展

喬 杰 宋艷紅

1 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特市 010110； 2 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院

GGT在哺乳動(dòng)物體內(nèi)分布廣泛，人類體內(nèi)編碼GGT的基因位于22q11，血清GGT主要由肝臟產(chǎn)生，但其在腎臟中分布最多，其次是胰腺、肝臟、脾臟，另外在肺臟、腦、血管內(nèi)皮細(xì)胞等器官組織中也有不少分布，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)血清GGT與諸多部位的疾病發(fā)病、診治有關(guān)。

1 GGT的分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能

GGT的分子結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)亞基組成，分別為大亞基(相對(duì)分子質(zhì)量在45～65kDa范圍內(nèi))和小亞基(相對(duì)分子質(zhì)量為21～25kDa)，酶的活性中心有三個(gè)獨(dú)立的亞結(jié)合位點(diǎn)：(1)γ-谷氨酰結(jié)合位點(diǎn)：主要與L-γ-(ɑ-甲基)-谷氨?；衔?、D-γ-谷氨酰基、L-γ-谷氨酰基相結(jié)合。(2)甘氨?；Y(jié)合位點(diǎn)：對(duì)結(jié)合甘氨酸具有專一性。(3)半胱氨?；慕Y(jié)合位點(diǎn)：只對(duì)中性L-型氨基酸作用性強(qiáng)。血清中GGT只對(duì)含γ-谷氨酰的化合物有專一性的催化作用，其在人體中通過(guò)轉(zhuǎn)肽、自轉(zhuǎn)肽、水解三類反應(yīng)催化利用谷胱甘肽，成為細(xì)胞外谷胱甘肽合成與代謝的關(guān)鍵酶之一，維持細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑谷胱甘肽的水平[1]。GGT的另一生物學(xué)功能是介導(dǎo)細(xì)胞外谷胱甘肽水解成半胱氨酰甘氨酸，此反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的過(guò)氧化氫和許多超陰離子自由基，導(dǎo)致許多體內(nèi)有關(guān)氧化應(yīng)激事件的發(fā)生，因此，血清中的GGT也可被認(rèn)為是代表氧化應(yīng)激的重要標(biāo)志物。

2 GGT與疾病的關(guān)系

2.1 GGT與肝臟疾病 GGT在肝臟主要由肝細(xì)胞內(nèi)的線粒體合成，存在于肝細(xì)胞的胞質(zhì)與肝內(nèi)膽管內(nèi)皮細(xì)胞，當(dāng)原發(fā)性肝癌發(fā)生時(shí)，肝腫瘤細(xì)胞大量增殖以及肝腫瘤細(xì)胞逆分化，使得GGT合成亢進(jìn)；若肝臟腫瘤組織繼續(xù)生長(zhǎng)壓迫肝內(nèi)毛細(xì)膽管，造成膽汁排泄不暢，從而影響GGT的排泄，同時(shí)毛細(xì)膽管內(nèi)壓力升高，擠壓刺激肝細(xì)胞使得GGT合成增多，最終均會(huì)導(dǎo)致血清中GGT含量顯著升高，甚至達(dá)正常值的10倍以上，因此檢測(cè)血清GGT含量有助于判斷原發(fā)性肝癌的進(jìn)展與預(yù)后。由于膽管淤積影響GGT排泄，研究報(bào)道血清中GGT含量亦有助于膽汁淤積性肝病的診斷與預(yù)后判斷[2]。

有研究顯示急性病毒性肝炎時(shí)肝細(xì)胞大量破壞及肝細(xì)胞通透性增加，大量GGT釋放入血，血清中GGT含量變化有助于判斷急性病毒性肝炎的嚴(yán)重程度及治療情況，但慢性病毒性肝炎患者血清中GGT含量與健康對(duì)照組間比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[3]。對(duì)于慢性肝炎而言，血清中GGT含量若有升高可作為判斷炎癥活動(dòng)期的指標(biāo)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并治療炎癥及評(píng)估治療效果提供重要臨床參考。

血清中GGT含量還可作為診斷酒精性肝病及判斷其嚴(yán)重程度的有效指標(biāo)。酒精進(jìn)入人體后只有5%～10%由腸胃代謝排出，而90%～95%的酒精是由肝臟排出，酒精被肝細(xì)胞內(nèi)的乙醇脫氫酶、乙醛脫氫酶依次氧化為乙醛、乙酸，最終形成二氧化碳，而在乙醇氧化過(guò)程中脫下大量的氫離子與輔酶I結(jié)合，輔酶I便被還原成還原型輔酶I，其與輔酶I的比值上升，使得細(xì)胞的氧化還原反應(yīng)發(fā)生變化，造成依賴于還原型輔酶I/輔酶I的物質(zhì)代謝發(fā)生改變，從而成為代謝紊亂和致病的基礎(chǔ)，另外，乙醛對(duì)肝細(xì)胞也具有損害作用，干擾肝細(xì)胞多方面的功能，如影響線粒體產(chǎn)生ATP、蛋白質(zhì)的生物合成和分泌、損害微管使蛋白、脂肪分泌障礙而在肝細(xì)胞內(nèi)聚集，肝細(xì)胞因滲透性膨脹致破裂，使得大量GGT釋放進(jìn)入血液，酒精有誘導(dǎo)微粒體酶的作用，微粒體酶也會(huì)促進(jìn)肝細(xì)胞線粒體產(chǎn)生更多的GGT釋放入血。已有研究表明,酒精性肝病組血清中GGT含量顯著高于非酒精性肝病組與健康組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[4]。

2.2 GGT與糖尿病 糖尿病是一組由多種病因?qū)е乱葝u素分泌和(或)作用缺陷而引起的以慢性高血糖為主要特征的代謝性疾病，長(zhǎng)期的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)代謝紊亂可導(dǎo)致眼、神經(jīng)、腎、心臟、血管等組織器官發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)行性病變及功能減退，嚴(yán)重影響人類的生活質(zhì)量甚至威脅到人類的生命安全。近年來(lái)國(guó)外有研究表明，血清GGT升高可作為糖尿病的預(yù)測(cè)指標(biāo)和獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一，在排除年齡、性別、飲酒、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)等混雜因素后，研究發(fā)現(xiàn)隨著血清GGT濃度升高，空腹血糖及胰島素濃度也升高，但自身對(duì)胰島素敏感程度降低，提示GGT與胰島素抵抗(IR)密切關(guān)聯(lián)[5],可能機(jī)制為：GGT 通過(guò)氧化應(yīng)激機(jī)制影響IR，血清中GGT升高提示有大量氧自由基存在，其損害紅細(xì)胞膜后釋放大量毒性金屬離子(Fe2+、Cu2+等)引起一系列氧化反應(yīng)，導(dǎo)致下游DNA、細(xì)胞和組織被氧化后產(chǎn)生大量有害的一氧化氮和活性氧，進(jìn)而影響有關(guān)胰島素分泌的信號(hào)通路；此外，GGT 還可通過(guò)影響一些有關(guān)脂肪細(xì)胞代謝的活性因子來(lái)促進(jìn)IR 的發(fā)生，比如GGT 通過(guò)參與對(duì)瘦素的抵抗，減弱其抑制胰島素分泌的作用，破壞胰島素的正常反饋軸，導(dǎo)致高胰島素血癥和IR 的發(fā)生；GGT 也可能通過(guò)減少具有抗肝臟脂肪蓄積及抗炎作用的脂聯(lián)素的分泌，進(jìn)而引起IR 的發(fā)生。尤巧英等也研究發(fā)現(xiàn)血清GGT水平與C反應(yīng)蛋白水平、2型糖尿病患者血糖水平二者呈現(xiàn)正相關(guān)，可能機(jī)制為氧化應(yīng)激機(jī)制與炎癥機(jī)制相互作用，增加炎癥因子的釋放，降低酪氨酸磷酸化、葡萄糖轉(zhuǎn)移因子4mRNA等的表達(dá)水平，從而減弱組織對(duì)胰島素的敏感性，產(chǎn)生IR[6]。

GGT除與糖尿病相關(guān)外，還與糖尿病并發(fā)癥相關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病腎病患者血清GGT水平明顯高于單純2型糖尿病患者及健康人群血清GGT水平，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，GGT可能是糖尿病腎病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一，或可作為糖尿病腎病的預(yù)測(cè)指標(biāo)[7]。研究還發(fā)現(xiàn)GGT與糖尿病周圍神經(jīng)病變、糖尿病視網(wǎng)膜病變相關(guān)。

2.3 GGT與冠心病 冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(簡(jiǎn)稱冠心病，CHD)是指由粥樣斑塊沉積于冠狀血管壁而引起管腔狹窄甚至閉塞，導(dǎo)致相應(yīng)心肌缺血壞死的心臟病。動(dòng)脈粥樣硬化是導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈狹窄及閉塞的主要原因，也是冠心病發(fā)生與進(jìn)展的重要機(jī)制。動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程涉及血管內(nèi)皮損傷、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等機(jī)理，其形成始于血管內(nèi)皮細(xì)胞功能受損，血管內(nèi)脂質(zhì)、膽固醇、栓子及其他物質(zhì)等在損傷的血管內(nèi)壁處逐漸沉積，沉積物中的低密度脂蛋白成分進(jìn)入血管壁并貯存于血管內(nèi)膜中，低密度脂蛋白氧化與分解釋放出大量炎癥因子，促使單核細(xì)胞與平滑肌細(xì)胞聚集于血管內(nèi)膜內(nèi)，由此大量沉積物與炎癥因子、炎癥細(xì)胞形成脂質(zhì)斑塊，隨后脂質(zhì)斑塊逐漸纖維化、鈣鹽沉積，形成粥樣斑塊，使得血管壁內(nèi)層逐漸增厚變脆，血流通過(guò)減少，斑塊逐漸增大、增厚致使冠狀動(dòng)脈管腔堵塞。Paolicchi等學(xué)者于2004年在外科手術(shù)切除的冠狀動(dòng)脈粥樣斑塊中首次發(fā)現(xiàn)GGT，表示GGT參與粥樣斑塊的形成[8]，后來(lái)研究也相繼發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中GGT活性很高并參與氧化應(yīng)激反應(yīng)，成為心肌梗死和腦卒中的危險(xiǎn)因素之一。目前已有多個(gè)研究證實(shí)，臨床上使用的阿托伐他汀除有降脂作用外，還具有抑制氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)的效果，李剛等學(xué)者在探索阿托伐他汀對(duì)兔主動(dòng)脈粥樣斑塊中GGT含量變化影響的研究中發(fā)現(xiàn)，高脂飲食組兔主動(dòng)脈粥樣斑塊中的GGT、血管黏附因子與C反應(yīng)蛋白(CRP)含量顯著高于阿托伐他汀組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明GGT參與粥樣斑塊的形成且與可能與炎癥因子有關(guān)，可能機(jī)制為：(1)血清中低密度脂蛋白(LDL)具有將血清中的GGT轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入粥樣斑塊的作用，阿托伐他汀通過(guò)降低LDL含量進(jìn)而減少其與GGT結(jié)合，使得粥樣斑塊中GGT含量降低。(2)CRP是目前反映動(dòng)脈粥樣硬化斑塊炎癥情況的一個(gè)重要且常用的檢驗(yàn)指標(biāo)，且已有研究表明血清GGT與CRP成顯著正相關(guān)，GGT是催化含巰基抗氧化物代謝的關(guān)鍵酶，間接代表了體內(nèi)氧化應(yīng)激程度，即阿托伐他汀可通過(guò)抑制炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)減少斑塊內(nèi)GGT含量。(3)阿托伐他汀可通過(guò)抑制血管黏附因子，進(jìn)而阻止單核細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞黏附于血管內(nèi)膜，減少斑塊中GGT含量，總之，血清中GGT可成為預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)生與進(jìn)展的獨(dú)立因子之一[9]。

血清中GGT含量除與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)生與進(jìn)展相關(guān)外，還與CHD的危險(xiǎn)因素相關(guān)。Labayen等國(guó)外學(xué)者研究指出血清GGT含量與三酰甘油呈正相關(guān)，與高密度脂蛋白呈負(fù)相關(guān)[10]，但國(guó)內(nèi)外研究觀點(diǎn)對(duì)其他種類的血脂異常情況與血清GGT含量的關(guān)系尚不確定。血清中GGT可通過(guò)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等機(jī)制參與高血壓的發(fā)生與進(jìn)展,Cheung等[11]研究指出血清中較高的GGT水平與高血壓及其前期具有顯著相關(guān)性。

2.4 GGT與慢性阻塞性肺疾病 慢性阻塞性肺疾病(COPD)簡(jiǎn)稱慢阻肺，是以持續(xù)氣流受限并進(jìn)行性發(fā)展為主要特征的一種疾病，2017版慢性阻塞性肺疾病GOLD指南將COPD定義修正為其呼吸道癥狀和氣流受限是由有害氣體和(或)顆粒導(dǎo)致肺組織和氣道異常而引起[12]，但具體作用機(jī)制至今尚不明確。現(xiàn)已公認(rèn)的機(jī)制有：(1)炎癥機(jī)制：吸入的大量有害氣體、顆粒刺激并激活氣道和肺組織的炎癥細(xì)胞，釋放大量炎癥介質(zhì)(包括白三烯B4、白細(xì)胞介素8、腫瘤壞死因子α等)破壞肺泡結(jié)構(gòu)并促進(jìn)中性粒細(xì)胞反應(yīng)，中性粒細(xì)胞在發(fā)揮吞噬有害物質(zhì)作用的同時(shí)，也與其他炎癥細(xì)胞、炎癥介質(zhì)相互作用，破壞氣道支撐結(jié)構(gòu)和肺泡彈性結(jié)構(gòu)，使得各級(jí)支氣管管徑變小，肺泡回縮力變?nèi)?，出現(xiàn)氣體潴留、呼氣流量減?。?2)氧化應(yīng)激機(jī)制：有害氣體、顆粒進(jìn)入氣道與肺組織，會(huì)引起機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)，釋放大量的氧自由基，導(dǎo)致機(jī)體氧化與抗氧化反應(yīng)失衡，未被抗氧化的氧自由基會(huì)破壞氣道與肺組織結(jié)構(gòu)，使得管徑變細(xì)、肺泡塌陷。近年來(lái)有新研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生于肝臟的GGT可能參與COPD的發(fā)病且與炎癥因子相互作用促進(jìn)病情的發(fā)展，孫得勝等[13]均研究指出COPD急性加重期患者血清GGT含量高于COPD穩(wěn)定期、健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。杜飛等[14]學(xué)者指出COPD患者血清GGT含量高于正常人外，還與CRP呈正相關(guān)。但國(guó)內(nèi)外對(duì)于GGT與COPD的發(fā)病關(guān)系的研究還甚少，具體作用機(jī)理尚不明確，故有待于針對(duì)GGT與COPD發(fā)病機(jī)制間的聯(lián)系做進(jìn)一步的研究。

2.5 其他 GGT可通過(guò)氧化應(yīng)激、影響脂肪相關(guān)因子活性等機(jī)制參與胰島素抵抗，進(jìn)而通過(guò)影響腎小管Na+-H+交換、促使腎微血管缺血、干擾糖水化合物代謝等機(jī)制影響尿酸合成與代謝，導(dǎo)致高尿酸血癥的發(fā)生與發(fā)展，有研究指出GGT可作為預(yù)測(cè)高尿酸血癥指標(biāo)，隨著GGT含量增高，高尿酸血癥患病率越大[15]。另外，有研究結(jié)果示，高血壓患者血清中GGT含量與尿中微量白蛋白呈正相關(guān)。關(guān)于GGT與肥胖關(guān)系的研究也有報(bào)道，血清GGT含量與人體BMI呈密切正相關(guān)，即使GGT含量在正常范圍內(nèi)，隨著GGT的升高，BMI也會(huì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高。

3 展望

隨著對(duì)GGT生物功能研究的深入，越來(lái)越多的研究開(kāi)始探討它對(duì)肝臟以外器官病變的作用，為諸多器官、組織的病變提供更多的發(fā)病機(jī)理與治療方向。GGT主要由肝臟產(chǎn)生，但其分布廣泛，為大量研究提供良好的生物學(xué)基礎(chǔ)，總體來(lái)說(shuō)，對(duì)于GGT在肝臟以外的器官病變中發(fā)揮作用的研究較少，尤其是關(guān)于其在肺部的研究，寥若晨星，后續(xù)有著廣泛的研究前景，繼續(xù)研究GGT在諸多疾病中的作用機(jī)理，將有助于進(jìn)一步深入地認(rèn)識(shí)GGT，同時(shí)增加對(duì)相關(guān)疾病的認(rèn)識(shí)。