蛇毒磷脂酶A2的研究进展
摘要:磷脂酶A2(phospholipase A2, PLA2)在自然界中广泛分布,它是一种能催化磷脂甘油分子上二位酰基的水解酶。PLA2作为蛇毒组分中重要的一种酶,具有突触前毒性,肌肉毒性,抗凝血活性,心脏毒性等药理学性质。本文对蛇毒的主要组成及其毒理作用、作为蛇毒主要成分的PLA2的分类,结构及毒理作用机制、国内外对PLA2毒理性质的研究进展、蛋白修饰方式对PLA2活性的影响作进一步综述,以期研究开发出针对PLA2的抗蛇毒血清和基于PLA2的临床应用药物。
关键词:蛇毒; PLA2; 毒理作用; 活性
- 文献综述
- 蛇毒的主要组成及其毒理
全世界蛇类有3 150多种,据统计其中毒蛇就有600多种。我国地处亚热带地区,蛇类资源也是相当丰富,约有200多各种蛇类,毒蛇约为50余种,其中约有10多种剧毒的蛇种[1]。蛇毒是一种生物毒素,是从毒蛇的腺体中分泌出来的液体。毒蛇捕获动物或咬伤人类时,毒液经腺体的导管分泌到牙鞘内,经牙槽挤压入其他动物体内,毒液随淋巴或者血液扩散而引起猎物出现组织坏死、凝血功能障碍、神经系统紊乱等中毒症状[2]。蛇毒毒液由复杂的混合物组成,包含多种活性蛋白质和多肽,这些蛋白质中许多与人类的止血系统组件交互重叠[3]。蝮蛇科的毒液含有丰富的蛋白酶,它们通过促凝和抗凝机制影响凝血级联作用[4]。
复杂的蛇毒成分中能明确发挥药理作用的主要可分为:蛇毒酶包括金属蛋白酶,磷脂酶A2,丝氨酸蛋白酶等;生长因子;神经毒性多肽;膜活性多肽;蛇毒去整合蛋白[5]。蛇毒对机体的作用很复杂, 按其有毒成分的毒理作用可分为神经毒、血液毒和混合毒, 按其作用性质不同又可分为神经毒素、心脏毒素、溶血毒素、凝血毒素和抗凝血毒素[6]。
近年来蛇毒的临床研究有了更多的进展,具体应用在(1)防治心血管疾病治疗(抗凝、止血、降压):蛇毒毒液中的效成分具有溶栓、抗凝、扩血管等多种效应,可以有效地改善微循环,是目前治疗心脑血管疾病的理想制剂。对血栓性心血管疾病(缺血性脑中风、中风后遗症、心肌缺血、心肌梗死等)的预防和早期治疗是十分有效的;(2)抗炎、镇痛、免疫调节:眼镜蛇毒在临床上治疗风湿性关节炎的报道较多。对实验性大鼠佐剂性关节炎所致的足肿胀有明显的预防和治疗作用;(3)抗肿瘤治疗:蛇毒中膜毒素、去整和素、出血毒素、血管凋亡诱导蛋白等成分具有治疗癌症作用[5,7]。
- 蛇毒磷脂酶A2结构与毒理作用
磷脂酶A2(phospholipase A2, PLA2)是一类水溶性的界面酶,通过其表面的“界面别位点”与磷脂结合,特异性地水解sn-3-磷酸甘油酯2位上的酯酰键,生成游离的脂肪酸和溶血磷脂。在哺乳动物的诸多生物进程,如磷脂代谢、免疫防御和信号传导,均发挥着重要的作用[8]。PLA2根据存在部位、生理学作用及对辅助因子需求等,主要分为4类:(1)胞浆型;(2)分泌型(sPLA2);(3)非钙离子依赖型;(4)钙离子依赖型:以LP-PLA2为代表[9]。
蛇毒PLA2是一个多基因的同源物家族,具有多种药理学活性,如神经毒性、肌肉毒性、抗凝血活性等。研究表明,磷脂酶A2主要在游蛇科,眼镜蛇科和蝰蛇科的蛇类中存在[10],根据一级结构和二硫键的不同,将其分为两类,一类为毒蛇磷脂酶A2,另一类为普通磷脂酶A2[11]。蛇毒PLA2的分子量在14-18kDa之间,含有5-8个二硫键。Ⅰ、Ⅱ类sPLA2的序列同源性很高,但也存在一些区别。Ⅰ类sPLA2具有11-77区域之间的二硫键,Ⅱ类sPLA2中取而代之的是52-133区域之间的二硫键;在52-65区域,Ⅰ类sPLA2有2-3个氨基酸插入(elapid环),这个环在Ⅱ类sPLA2中是截短的,而在C-端有一个额外的5-7个氨基酸的延伸。Ⅰ、Ⅱ类sPLA2的主要结构特征是由两条二硫键连接而成的反向平行的长alpha;-螺旋结构平台[8]。
蛇毒PLA2毒理作用机理复杂,一般认为是以下三方面:(1)磷脂分子水解导致的作用;(2)释放的脂酸和溶血磷脂的作用;(3)PLA2与其靶分子物理性结合的作用[12]。而从蛇毒PLA2的药理学性质来说,PLA2分别具有突触前神经毒性,肌肉毒性,抗凝血活性等[8]。如PLA2在眼镜蛇中作为一种突触前膜的神经毒素,它不会改变肌纤维电位,不会诱发动作电位的振幅,而是直接作用肌纤维,方式主要是使突触前膜的上的突触小泡枯竭,然后引起神经末梢的病变[13]。
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