鹼性磷酸酶

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鹼性磷酸酶是廣泛分佈人體各臟器器官中,其中以肝臟為最多其次為腎臟骨骼、腸、和胎盤組織,。這種酶能催化核酸分子脫掉5』磷酸基團,從而使DNA或RNA片段的5』-P末端轉換成5』-OH末端。但它不是單一的酶,而是一組同功酶。目前已發現有 AKP1 、AKP2 、AKP3 、AKP4 、AKP5 與 AKP6 六種同功酶。其中第 1 、 2 、 6 種均來自肝臟,第 3 種來自骨細胞,第 4 種產生於胎盤及癌細胞,而第 5 種則來自小腸絨毛上皮成纖維細胞血清中的ALP主要來自肝臟和骨骼。生長兒童血清內的大多數來自成骨細胞和生長中的骨軟骨細胞,少量來自肝。

生物化學特徵

鹼性磷酸酶名字

  alkaline phosphatase (ALP 或 AKP)

細菌ALP二級結構

現多用ALP   系統名phosphate-monoester phosphohydrolase (alkaline optimum)   其他名稱還有alkaline phosphomonoesterase; phosphomonoesterase; glycerophosphatase; alkaline phosphohydrolase; alkaline phenyl phosphatase; orthophosphoric-monoester phosphohydrolase (alkaline optimum);basic phosphatase   CAS 號: 9001-78-9

鹼性磷酸酶

  屬於同源二聚體蛋白,分子量為56KDa。每個單體由449個氨基酸組成,完整的AKP分子呈現典型的α/β的拓撲結構,同時每個單體均具有一個活性中心,活性中心區域由Asp101-Ser102-Ala103三連體、Arg166、水分子、三個金屬離子及其配體氨基酸組成。AKP被phoA 基因編碼,與很多分泌蛋白一樣,在細胞質合成氨基末端帶有信號肽的單體前體,信號肽引導前體跨內膜運輸后被切除,同源二聚體形成。   鹼性磷酸酶是一種能夠將對應底物去磷酸化的酶,即通過水解磷酸單酯將底物分子上的磷酸基團除去,並生成磷酸根離子和自由的羥基,這類底物包括核酸、蛋白、生物鹼等。而該脫去磷酸基團的過程被稱為去磷酸化或脫磷酸化。鹼性磷酸酶是磷酸酶的一種,磷酸酶的作用與激酶的作用正相反,激酶是磷酸化酶,可以利用能量分子,如ATP,將磷酸基團加到對應底物分子上。鹼性磷酸酶在鹼性環境有最大活力,對來源於細菌中的ALP來說,其最適pH是8.0,而對來源於牛的ALP則是8.5。   ALP是一種含鋅的糖蛋白,在鹼性環境中(最適Ph為10左右)可以水解各種天然及人工合成的磷酸單酯化合物底物。

鹼性磷酸酶偏高的原因

  當肝臟受到損傷或者障礙時經淋巴道和肝竇XX血液,同時由於肝內膽道膽汁排泄障礙,反流入血而引起血清鹼性磷酸酶明顯升高。[1]   鹼性磷酸酶偏高的原因可以分為生理性原因和病理性原因,具體討論如下:   1、生理性原因 兒童骨骼發育期、孕婦骨折愈合期,這些情況下骨組織中的鹼性磷酸酶很活躍,所以檢測時值會偏高。   2、病理性原因 當人體患有阻塞性黃疸原發性肝癌繼發性肝癌、膽汁淤積肝炎等時,肝細胞過度製造ALP,經淋巴道和肝竇XX血液,同時由於膽汁排泄障礙,反流入血,引起血清中的鹼性磷酸酶偏高。   3、骨骼有病時,例如佝僂病、骨上腫瘤軟骨病等。   4、其他不是很常見的疾病,例如腎病、嚴重性貧血甲狀腺機能不全、白血病[2]

鹼性磷酸酶高對身體有何影響

  鹼性磷酸酶主要用於阻塞性黃疸、原發性肝癌繼發性肝癌、膽汁淤積性肝炎等的檢查?它主要經淋巴道和肝竇XX血液,同時由於肝內膽道膽汁排泄障礙,反流入血而引起血清鹼性磷酸酶明顯升高。但由於骨組織中此酶亦很活躍。因此,孕婦、骨折愈合期、骨軟化症。佝僂病、骨細胞癌、骨質疏鬆肝膿腫肝結核肝硬變、白血病、甲狀腺機能亢進時,血清鹼性磷酸酶亦可升高,所以對人體的危害是比較大的。

人體內的來源

人體內情況

  鹼性磷酸酶主要用於阻塞性黃疸、原發性肝癌、繼發性肝癌、膽汁淤積性肝炎等的檢查。患這些疾病時,肝細胞過度製造ALP,經淋巴道和肝竇XX血液,同時由於肝內膽道膽汁排泄障礙,反流入血而引起血清鹼性磷酸酶明顯升高。但由於骨組織中此酶亦很活躍。因此,孕婦、骨折愈合期、骨軟化症。佝僂病、骨細胞癌、骨質疏鬆、肝膿腫、肝結核、肝硬變、白血病、甲狀腺機能亢進時,血清鹼性磷酸酶亦可升高,應加以鑒別。

研究應用

  鹼性磷酸酶也是目前免疫診斷試劑產品最常用的標記酶之一。與辣根過氧化物酶(HRP)相比,ALP用作標記酶的優點是,穩定性高、靈敏度高,缺點是成本高,標記困難。   在研究中最常用的ALP如下:   ◇細菌鹼性磷酸酶Bacterial alkaline phosphatase (BAP), 來源:Escherichia coliC4 ;   ◇ Shrimp alkaline phosphatase (SAP), 來源:一種北極蝦 (Pandalus borealis) ;   ◇ 小牛腸鹼性磷酸酶Calf Intestinal Alkaline Phosphatase (CIP);   ◇ 胎盤鹼性磷酸酶Placentalalkaline phosphatase (PALP)和分泌性鹼性磷酸酶the secreted alkaline phosphatase (SEAP),後者是前者的C末端短缺版——與PALP相比,SEAP沒有PALP的C末端最後24個氨基酸(這24個氨基酸構成了與糖基化磷脂酰肌醇靶向錨定的區域)   ALP主要應用於分子生物學和酶免分析中:   ★分子生物學中主要用作核酸的去磷酸化。因為DNA通常會在5'端結合磷酸基團,用ALP去磷酸化能防止DNA分子5'端與3'端連接,從而在後續步驟準備好之前讓DNA分子抑制處於線性化狀態;同樣,通過去磷酸化可用作放XX標記示蹤。通常用作這些目的用的最多的是Shrimp alkaline phosphatase (SAP),因為在反應完成之後它是最容易滅活的。   ★酶免分析中應用最多的是ELISA,以競爭法測小分子抗原為例,抗體先與固相載體結合,然後讓待測樣品與事先經ALP標記過的該抗原競爭地與抗體結合,洗去未反應的過量ALP-抗原,加入顯色底物。則可以通過與按梯度濃度變化的標準品繪出的標準曲線對比從而知道待測樣品中抗原的濃度。ELISA中用的比較多的是 辣根過氧化物酶(HRP),底物為OPD, 深桔黃色 ,檢測波長492nm;TMB, 藍綠色,檢測波長450nm 鹼性磷酸酶,底物為PNPP(對-消基苯磷酸酯), 黃色 ,檢測波長405nm   ★目前工業上一個普遍的應用是作為檢驗牛奶的巴斯的滅菌的標誌:被巴斯德過高溫滅菌的分子會被滅活,向其中和未巴斯滅菌的牛奶中加入ALP的底物,2分鐘后未滅菌的樣品應該顯黃色,如果待測樣品(指被巴斯滅菌過的牛奶)也能呈現相同顏色,則說明巴斯滅菌溫度未過度。當然總有例外,因為有少數細菌會產生耐熱的ALP。

測定方法

  有很多種,我國曾應用較廣的為磷酸苯二鈉比色法,但現在應用較多的是連續檢測法。   原理為以磷酸對硝基酚為底物,2-氨基-2-甲基-1-丙醇或二乙醇胺為磷酸酰基的受體。在鹼性環境下,ALP催化4-NPP水解產生遊離的對硝基酚,在鹼性溶液中轉變成黃色。根據405nm處吸光度增高速率來計算ALP活性單位。

正常範圍

  正常範圍(連續監測法)    女性,1-12歲小於500U/L;大於15歲,40-150U/L;   男性,1-12歲小於500U/L;12-15歲,小於750U/L;大於15歲,40-150U/L。   高值可能說明有膽管阻塞現象;低值更多出現于兒童和孕婦身上。高值表明有可能發生了活動性骨沉積(這個可能譯的不準,請指正,原文為active bone deposition),因為ALP是成骨細胞活動(造骨)的副產物(例如在佩吉氏斯症[畸形骨炎]的案例中)。   一般來說,低值要比高值少見。

臨床意義

  臨床上測定ALP主要用於骨骼 、肝膽系統疾病的診斷和鑒別診斷,尤其是黃疸的鑒別診斷。對於不明原因的高ALP血清水平,可測定同工酶以協助明確其器官來源。   1.生理性增高:兒童在生理性的骨骼發育期,鹼性磷酸酶活力可比正常人高1~2倍。處於生長期的青少年,以及孕婦和進食脂肪含量高的食物后均可以升高。   2.病理性升高:   (1)骨骼疾病如佝僂病、軟骨病、骨惡性腫瘤、惡性腫瘤骨轉移等;   (2)肝膽疾病肝外膽道阻塞、肝癌、肝硬化、毛細膽管性肝炎等;   (3)其他疾病如甲狀旁腺機能亢進。   3.病理性降低:見於重症慢性腎炎、兒童甲狀腺機能不全、貧血等。

藥物藥理學意義

  催化克林霉素磷酸酯水解成為克林霉素,使其發揮抗生作用

異常的原因

  鹼性磷酸酶異常多見於阻塞性黃疸,原發、繼發性肝癌,膽汁淤積性肝炎等。如果是肝細胞性黃疸轉氨酶的活性會很高,但鹼性磷酸酶稍高或者是正常。而如果是阻塞性黃疸則正好相反,血清鹼性磷酸酶會明顯升高,轉氨酶則輕度增高;而肝癌病變時,血清鹼性磷酸酶明顯增高,轉氨酶升高卻並不明顯,血清膽紅素也不高。[3]   鹼性磷酸酶異常還見於骨骼性疾病,如成骨不全纖維性骨炎骨質軟化症,骨折修復愈合期,骨轉移癌。   血清鹼性磷酸酶異常還有可能因為貧血及腫瘤,兒童甲狀腺發育不全;重症型慢性腎炎,甲狀腺功能不全者;維生素C缺乏壞血病乳糜瀉惡病質、貧血肝病

抑製作用

  除來源於胎盤外所有哺乳動物的ALP同工酶都能被高精氨酸所抑制;而除來源於腸和胎盤外所有的ALP同工酶都能被左旋咪唑所抑制;而除了來源於胎盤的ALP(PALP和SEAP)外,幾乎所有的ALP都能在65℃2小時即被滅活。   單乙醇胺對鹼性磷酸酶有溫度依賴的抑製作用;   較高濃度的無機磷可競爭性地抑制鹼性磷酸酶的活性;   EDTA通過絡合鹼性磷酸酶而導致該酶活性中心微環境構象發生變化,從而不可逆地抑制鹼性磷酸酶的活性;   其他的抑製劑還有聯苯胺(競爭性)、L-苯丙氨酸和丹酰-L-苯丙氨酸(反競爭性)、含氮雜環氧釩配合物(選擇性)、五氯酚(對人胎盤鹼性磷酸酶反競爭性抑制)等。

肝膽疾病引起的ALP升高

  肝細胞參與合成ALP,肝膽疾病時增高的ALP來自肝細胞。   淤膽性疾病時ALP的升高   ALP存在於毛細膽管面的微絨毛上,在膽汁分泌障礙時明顯增高。因膽汁酸刺激而ALP mRNA轉譯增高,肝細胞合成ALP亦增高。ALP經膽汁排出,肝內外膽管阻塞時,ALP有非常明顯的升高,ALP升高先於黃疸的出現,在黃疸消退後還可持續異常。   在原發性膽汁肝硬化、藥物性肝炎肝移植排斥或淤膽型病毒性肝炎引起的肝內淤膽,都會使ALP升高,甚至高達正常值的4倍。   肝內佔位XX變時ALP的升高   即使無黃疸,在肝佔位XX變時血清ALP也可升高,包括肝腫瘤和肝膿腫,機制不明,可能與存在小膽管阻塞有關。在單小葉或節段的膽管阻塞,血清ALP升高可以是唯一的檢驗異常。   惡性腫瘤時ALP明顯升高,是腫瘤的標記酶。在肝硬化病人病程觀察中如發現血清ALP升高,須考慮合併HCC的可能性。   肝轉移性腫瘤與其他肝佔位XX變一樣,血清ALP可明顯升高。某些肝外腫瘤也可合成ALP,並不表示肝外腫瘤已有肝轉移。   成骨細胞與ALP   成骨細胞的活性及成骨作用的變化與血清ALP的活力密切相關。骨骼疾病患者主要由於成骨細胞增殖使血清ALP升高。畸形性骨炎顯著升高,為正常參考值上限的10倍至幾十倍,但血清鈣磷多正常。佝僂病和骨軟化症患者ALP變化與病程、病情有關,早期ALP輕度升高,隨病情加重而呈持續性上升,可達正常上限的4~10倍。治療2周后酶活力下降。骨折愈合期ALP活力輕度升高,成骨骨癌者顯著升高。各種類型的骨質疏鬆,良性成骨細胞瘤等ALP無明顯變化。甲狀旁腺功能亢進患者因田狀旁腺素過多引起溶骨作用加強,使ALP活力中度或重度升高,同時血鈣升高,血磷降低。此點有助於與畸形骨炎、佝僂病的鑒別。   對血清ALP成分的測定結果表明,其主要作用在於鑒別血清中升高的ALP是單獨地還是同時來自肝和骨組織。血液中同時出現肝型和骨型ALP升高,最常見於惡性腫瘤。肝型ALP增加幾乎都是肝臟惡性腫瘤浸潤的結果。肝型ALP繼發性沉積于骨組織,常可引起成骨反應,因而伴有骨型ALP增高。所以惡性腫瘤患者血清肝型和骨型都增高的比例較大,定量測定肝型與骨型ALP同工酶,對判斷腫瘤的擴散療效均具有重要價值

鹼性磷酸酶偏低的原因

  鹼性磷酸酶可出現偏高癥狀,同時,也可出現偏低癥狀,鹼性磷酸酶[4]偏低的原因,主要可分以下幾種:   1.常見於重症型慢性腎炎,甲狀腺功能不全者;   2.營養不良呆小症;   3.維生素C缺乏症壞血病、乳糜瀉、惡病質、貧血;   4.遺傳性低磷酸酶血症。   鹼性磷酸酶出現低值的現象雖少見,但由於鹼性磷酸酶偏低,引主由病例性方面的因素引起,因此,提醒患者切忌輕視此癥狀的發生![5]