酸性鞘磷脂酶( acid sphingomyelinase，ASM) 是鞘脂类物质代谢的关键酶，能够催化鞘磷脂产生神经酰胺。鞘磷脂是细胞膜和脂蛋白中一种重要的脂质成分，其体内平衡能够维持细胞的正常结构和功能。鞘磷脂是由神经酰胺和磷酰胆碱在鞘磷脂合成酶的作用下生成，也能够在几种鞘磷脂酶的催化作用下水解为神经酰胺和磷酰胆碱。 神经酰胺通常可以通过以下方式生成: ( 1) 通过鞘磷脂酶活性对鞘磷脂进行水解; ( 2) 通过抑制神经酰胺酶，这种酶可以水解神经酰胺产生鞘氨醇和脂肪酸; ( 3) 通过激活从头合成路径。
鞘脂类神经酰胺是一种重要的第二信号分子，可以调节多种信号通路。神经酰胺及其代谢物影响多种细胞过程，包括凋亡、衰 老、分 化、迁移等。鞘磷脂酶可根据它们的最适 pH 值分为酸性、中性和碱性鞘磷脂酶。ASM 是酶家族中重要一员。
目前，这种酶被发现存在于几乎所有的细胞类型和人类组织中。中性鞘磷脂酶( NSM) 存在多种亚型，这些亚型由 3 种不同的基因( NSM 1、NSM 2、NSM 3) 来编码，并且需要 Mg2 +和 Mn2 +来保持活性。ASM 与 NSM 1、NSM 2 被认为是应激性细胞凋亡的关键调节者。
碱性鞘磷脂酶在肠道里分泌，并且以一种特殊的胆汁盐依赖的方式吸收食物中的鞘磷脂。碱性鞘磷脂酶在结肠里可以调节神经酰胺的形成，具有抗增殖和抗炎的功能。
1 酸性鞘磷脂酶的分子生物学特性
ASM 执行其代谢功能之前需要进行多个水平的细胞调节，需要一系列的转录、翻译、转录后修饰、以及适当的运输才能形成成熟且具有功能性的酶。ASM 的活性受多种因素的影响，包括脂质、阳离子、pH、氧化还原反应、和其他蛋白的影响。间戊二烯
尼曼-匹克病( Niemaoh-Pick disease) 是由德国儿科医生 Albert Niemann 在 1914 年首次提出，随后研究发现尼曼-匹克病患者体内鞘磷脂堆积，之后又有研究指出尼曼-匹克病是由 ASM 缺陷引起的，这些研究成果促使人们对 ASM 及其编码基因进行更广泛深入的研究。
1． 1 编码基因
23秒32年
编码 ASM 的基因是 SMPD1。SMPD1 基因位于11 号染体短臂( 11p15． 1 ～ 11p15． 4) 上，其 cDNA全长约 2． 5 kb，包括 1890 bp 的开放阅读框，能够编码 629 个氨基酸。
鼠和人的 SMPD1 基因在 cD-NA 和蛋白水平上具有 82% 的序列一致性，这表明SMPD1 基因在哺乳类动物中是高度保守的。有趣的是，秀丽线虫有两种独立的基因，它们能够编码功能性的 ASM( ASM-1 和 ASM-2) ，这两种基因表现出截然不同的时间表达特征，这与它们独特的生长发育阶段相一致。人类 SMPD1 基因能够编码两种 ASM，分别为溶酶体型 ASM( L-ASM) 和分泌型ASM( S-ASM)。
红歌会
1． 2 转录后修饰和细胞内转运
最初翻译的 ASM 蛋白含有一个信号肽和 4 个功能结构域( 鞘脂类激活蛋白/SAP 结构域、富含脯氨酸的结构域、金属磷酸酯酶结构域和 C-端结构域) 。转录后，ASM 在内质网中经历蛋白水解过程。在内质网中，ASM 前体的 N-端信号序列被信号肽酶水解，形成一种成熟的形式。
1． 3 N-糖基化
有研究人员预测在 ASM 多肽链中有 6 个 N-糖基化位点，其中有 5 个是具有功能性的( Asn86、Asn175、Asn335、Asn395、Asn520)。ASM 的糖基化能够使其适当的折叠和转
运，同时在溶酶体处于有害环境时其糖基化能够阻止对 ASM 的破坏，起到保护作用。这些低聚糖侧链含有甘露糖-6-磷酸残基( M6P) ，能被 M6P 受体识别，或者与分拣蛋白( 分拣蛋白是一种 I 型跨膜受体糖蛋白，含有与 M6P受体相似的结构) 相互作用，进而将 ASM 转运至溶酶体。同时，ASM 在高尔基体中的碳水化合物处理过程能够产生不含 M6P 残基的 ASM，此时的 ASM会进入分泌途径。
1． 4 磷酸化
Hannun 等研究发现，PKC 可选择性地促使ASM 上丝氨酸残基 508 的磷酸化，导致 ASM 的活化并向质膜上转移。脂多糖能够导致 ASM 的活化、神经酰胺的积累和磷酸化以及 PKC 的活化，进而激活 Toll 样受体 4( TLR4)。这些结果表明磷酸化作为 ASM 活化的生物化学机制有助于理解ASM 在正常发育和疾病状态下的功能。但是其磷酸化机制仍需进一步的研究。
1． 5 阳离子需求
ASM 在组织提取物中首次作为一种酶被识别，它能够水解鞘磷脂产生神经酰胺和脂肪酸，
最适 pH值为: 4． 5 ～ 5． 0。ASM 有两种存在形式: L-ASM 和S-ASM。S-ASM 活化需要外源性的锌离子，而 L-ASM 活化不需要外源性锌离子。S-ASM 和 L-ASM 成熟后会到达各自细胞内的靶点，但是他们要受各种调节因素的支配，这些调节因素会影响其与底物的亲和力或催化速度。值得一提的是 S-ASM 也能够在中性环境中水解鞘磷脂，这能够揭示其在溶酶体外的脂蛋白修饰功能。
1． 6 鞘脂酶激活蛋白样结构域
鞘脂酶激活蛋白( saposins，SAPs) 是一种非酶活性的糖蛋白，主要是在酸性环境中发现，SAPs 能够促进多种鞘脂类物质的降解。ASM 一级结构的 N 端含有鞘脂酶激活蛋白( SAP) 样结构域。ASM 中的 SAP样结构域被认为是分子内的活化区域，起到促进鞘磷脂水解的功能，同时与富含脯氨酸的结构域作为铰链区。人鞘脂激活蛋白原的突变可导致所有 SAPs 的缺失，但这一缺失并未导致鞘磷脂的积累，这表明SAP 样结构域在体内是起作用的。另有实验表明，ASM 中 SAP 样结构域中各种保守氨基酸的突变能够导致 L-ASM 活性降低，加入外源性的 SAPs 能够改善这一状况。但是，在微胞系统中，并不是所有这些突变都能导致 L-ASM 活性的降低。
2 酸性鞘磷脂酶与急性肺损伤
细胞脂质自体平衡中 ASM 活性起到重要作用。应激刺激时，ASM 可能通过 PKC 磷酸化或 syntaxin4介导的信号通路迅速转移至质膜外小叶处，催化鞘磷脂水解为神经酰胺，形成富含神经酰胺的结构域，这一结构域能够增强膜信号转导并诱导细胞凋亡。有多种因素能够影响 ASM 的活性。ASM 的异常表达可导致多种疾病: 尼曼-匹克病、心血管疾病、糖尿病、肺部疾病、肝部疾病、神经系统疾病等。本文主要围绕急性肺损伤进行论述。
急性肺损伤是应激状况的重要并发症，最严重的形式就是急性呼吸窘迫综合征( acute respiratorydistress syndrome，ARDS) 。急性肺损伤有较高的死亡率，因此需要研究降低病死率的方法。ARDS是一种常见的发病迅速的致命性疾病，其特征为严重缺氧、双侧胸部浸润和。过度炎症期间增加的血管通透性能够导致 ARDS。过度炎症是指固有免疫系统的过度活化，通过中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞的过分兴奋引起 ARDS。ARDS 的典型诱因( 败血症、肺炎、酸吸入) 能够引起固有免疫系统的过度活化。
越来越多的证据表明，由 ASM 催化产生的神经酰胺和鞘氨醇-1-磷酸是急性肺损伤发病过程中宿主防御机制的重要调节者。一些能够诱导急性肺损伤的刺激因素( 例如 LPS、PAF
、TNF-α、大量灌洗、或硫芥毒素) 是促炎的，它们可以激活 ASM 产生大量的神经酰胺。
2． 1 脂多糖诱导的急性肺损伤
脂多糖( LPS) 能够导致多器官损伤，其中包括急性肺损伤。腹腔注射 LPS 是一种常见的诱导急性肺损伤的方法。LPS 激活 Toll 样受体 4 介导的信号转导通路诱导炎性介质的产生，从而产生急性肺损伤。脂多糖诱导的肺部炎症可导致 ASM 活性显著增强。丙咪嗪对 LPS 诱导的急性肺损伤起保护作用，能够改善肺组织损伤、降低炎性反应。
dsp芯片 在分子水平，小窝蛋白-1( Cav-1) 是多种信号通路的基本组成部分，包括 TGF-α 诱导的 Smad、Stat和 ASM 神经酰胺信号通路。这些信号通路参与呼吸道的炎症和重塑。Cav-1 也能够调节血红素加氧酶-1( HO-1) ，进而调节肺部的氧化和炎症防御。在LPS 诱导的早产羊的肺部炎症和呼吸道重塑中，早产羊肺部的炎症反应可降低 Cav-1，激活 Stat、Smad和 ASM，增强神经酰胺和 HO-1 的表达。
LPS 处理动物能够增加细胞的凋亡，这 表明LPS 能够促进 TNF 的上调以及 ASM 依赖性雪帆
神经酰胺的产生。但随后有研究指出 ASM 的确与 ARDS有关，但是作用机制独立于内皮细胞凋亡。有文献指出神经酰胺诱导的内皮细胞高渗透性也是独立于凋亡的。同时也有文献报道载体实验中 LPS 诱导的肺水肿与血小板激活因子( PAF) 有关。
2． 2 血小板激活因子诱导的急性肺损伤
PAF 是一种促炎性的脂质调节因子，可以导致肺部疾病( 哮喘或 ARDS) 的多种炎症的形成。此外，肺部以外的病变( 例如: 肠缺血再灌注) 能够通过 PAF 导致肺部产生损伤。PAF 的使用可导致支气管狭窄、肺高压、肺水肿、粘液分泌等。PAF 是急性肺损伤中肺水肿的调节者，能够在数分钟内增加血管渗透性。PAF 的活化是通过脂质修饰酶的介导，这些酶包括: 1) 环氧酶和脂氧合酶，通过产生血栓素和白三烯来调节血管收缩和支气管收缩; 2) 环氧酶和 ASM，通过形成前列腺素( PG) E2 和 33 神经酰胺来增强血管渗透性。
内皮型一氧化氮合酶( eNOS) 位于小窝内，以一种非活性状态和 Cav-1 结合。eNOS 位于细胞膜上，eNOS 与鞘脂类物质的结合被认为是其信号转导和功能实施的重要方面。PAF 处理的 SD 大鼠中能够发现 ASM 活性增强、小窝中 eNOS 含量增加等。丙咪嗪和 D609 是两种结构不同的 ASM 通路抑制剂，能够抑制 PAF 诱导的肺水肿、抑制 Cav-1 向
定量风险分析
小窝膜的移动、增强内皮型一氧化氮的产生。PAF 能够通过 ASM 依赖性的方式将 Cav-1 召集到小窝中来抑制 eNOS 的活性。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议