基本介紹
- 中文名：乙醯膽鹼酯酶
- 外文名：Acetyl cholinesterase
- 簡稱：AchE
- 作用：神經元發育和神經再生
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基本介紹
乙醯膽鹼酯酶，簡稱AchE（也稱真性膽鹼酯酶）：活性高,選擇性水解Ach的必需酶，能使乙醯膽鹼（ACh）水解成膽鹼和乙酸。膽鹼酯酶中的I型（即true choli-neesterase）底物特異性高，因為只分解以乙醯膽鹼為中心的狹窄範圍的底物，故特此這樣稱呼。
乙醯膽鹼酯酶是生物神經傳導中的一種關鍵性酶，在膽鹼能突觸間，該酶能降解乙醯膽鹼，終止神經遞質對突觸後膜的興奮作用，保證神經信號在生物體內的正常傳遞。
分子形式
從各種生物組織和器官中分離純化所得的AChE具有多種分子形式。在生物體內AChE存在6種不同的分子形式：3種為球形的，包括催化亞基單體（G1）、二聚體（G2）、四聚體（G4）；3種膠原尾樣亞基連線形成的不對稱形式，包括四聚體（A4）、八聚體（A8）、十二聚體（A12）。球形分子又可進一步分為親水型和疏水型。親水型分子能夠自由溶於水中。疏水型分子除含有與親水型分子相同的催化亞基外，還在其羧基端含有一個疏水結構域，將酶分子錨定於神經膜上，它可溶解於離子型去垢劑中，而前者則不能。3種膠原尾樣亞基連線的不對稱型為1￣3個由4個催化亞單位通過二硫鍵與類膠原亞單位連線而形成的催化四聚體構成。不同昆蟲體內AChE主要存在形式也有所不同。對黑腹果蠅的研究表明，在其體內AChE主要以有糖酯錨的疏水型二聚體存在；對純化後的豆莢草盲蝽的AChE研究表明，其具有2種分子形式，親水型二聚體為主要形式。又有報導對馬鈴薯甲蟲的研究表明，AChE存在2種分子形式，其中親水型二聚體占92%，兩性單體占8%。
代謝機理
Chubbe等的研究證明，AchE具有羧肽酶和氨肽酶的活性。在體外，AchE能水解腦啡肽（Enk）和P物質（SP），但不能水解生長抑素（Som）和血管加壓素（VSP）等。進一步的研究證明，AchE作為肽酶，其水解肽的活性部位和作為酯酶的活性部位不同。值得注意的是，神經系統許多非膽鹼能的，含大量AchE的神經元同時亦含有各種神經肽類物質。如脊髓背根節的SP能細胞即是AchE強陽性。
最近的研究顯示，高度純化的來自電鰻電器官或牛血清的AchE具有蛋白酶樣或外切酶的活性。對於血清蛋白質，AchE能發揮C端殘基的清除作用。此外，AchE的蛋白酶樣作用還得到分子生物學證據的支持，胺基酸分析顯示，AchE蛋白質分子與蛋白酶樣內切酶以及血清羧肽酶的胺基酸序列相似。在它們的C端36個殘基範圍內，有40%胺基酸序列和蛋白酶的活性片段相同。
生物效應
釋放
樹突/胞體釋放是神經分泌的一種特殊形式。黑質多巴胺神經元屬非膽鹼能，似乎很少接受膽鹼能傳入投射，但黑質細胞內含有大量AchE。研究發現，腦內的AchE可以有膜結合型和非膜結合型（可溶的）兩種形式，黑質多巴胺能神經元的樹突或胞體能夠將AchE（可溶型）分泌到細胞外液中，稱為AchE樹突釋放現象。顯然，AchE的樹突釋放現象和Ach的釋放無關。因為套用膽鹼能阻斷劑或拮抗劑並不能影響AchE的樹突釋放。同時，AchE在腦室內的分布以及腦脊液中的含量都和Ach不一致，由於電鏡觀察在黑質內沒有發現樹樹突觸的存在，所以黑質內經樹突或胞體釋放出的物質能相對自由的擴散。因此，在黑質AchE可能發揮一種非突觸性的調節作用，以調節黑質一紋狀體投射神經元的胞體對其遠端樹突傳入信號的敏感性。
生理行為效應
研究發現細胞外AchE能改變黑質多巴胺神經元的電活性及動物的運動行為。大劑量套用時，AchE抑制黑質多巴胺能細胞的自發放電，但在生理學劑量時它能增加黑質細胞的放電頻率。Creenfield通過體外培養細胞內記錄方式發現在灌流中加入AchE能引起黑質細胞膜的顯著超極化，並伴有膜輸入電阻的降低，用不可逆性的膽鹼酯酶抑制劑蘇曼（soman）預先處理AchE，然後將其加入腦片培養液中，不能改變AchE對膜的電學性質的影響。上述實驗表明，AchE對黑質多巴胺能神經元膜有電學特性的作用與AchE水解Ach作用無關，並還具有高度結構特異性。
套用微電極直接將AchE注射到大鼠的黑質內，結果引起大鼠的運動行為改變，表現為行動遲緩和木僵狀態。一次AchE注射後大鼠的行為變化可持續相當長的時間，其機制尚不清楚。推測在生理狀態下，AchE從黑質多巴胺能細胞的樹突釋放後，能對其本身和鄰近細胞的生理活動產生一定影響，這可能是一種新的神經元之間局部聯繫或自身後饋調節的方式。
神經發育作用
越來越多的研究提示，AchE可能與細胞的發育和成熟有關，證據是：（1）許多胚胎組織富含AchE；（2）各種原發性腫瘤組織及其些癌症病人的血清中AchE的活性增加；（3）AchE與神經系統發生過程關係密切。
生化分析和組織化學研究提示，在發育過程中，AchE與神經細胞的增殖和神經元突起的長出有關，由於在發育過程中AchE出現，在不同類型細胞發育的相同時相，而AchE的出現時期正好和細胞的增殖，遷移，突起的長出時間及突觸建立的早期階段一致。總之，到目前為止，儘管缺乏直接的證據，但越來越多的研究結果支持這樣的推測，在神經發育過程中，AchE可能作為一種特異的神經分泌蛋白，在細胞內或分泌到細胞外調節神經元的增殖和突起的長出。
神經再生作用
神經損傷和再生是非常複雜的過程，受許多內外因素的調節和影響。已知神經損傷早期AchE在神經元胞體和近端軸突內的活性增強。在研究AchE和神經再生的關係，有人用不可逆的AchE抑制劑DFP慢性處理坐骨神經損傷大鼠，結果明顯削弱了神經再生的能力。DFP影響神經再生的確切機制還不清楚，一種可能就是AchE有促進神經再生的作用，而DFP作為有機磷毒劑和AchE的蛋白質分子不可逆的結合，阻了AchE在神經再生中的作用。
眾所周知，外周神經較中樞神經有更強的再生能力。醫學發現，中樞神經組織也有一定的再生能力，尤其是那些種系發生上較為古老的纖維，如隔一海馬通路，下丘腦一垂體纖維以及中樞的單胺能通路。值得注意的是，這些神經纖維或細胞體內部都含有高水平的AchE。結合AchE與神經元發育，突起長出以及它和神經再生的關係，提出AchE不僅參與膽鹼能神經遞質的傳遞，還具有調節和促進神經組織的發育和神經再生的神經營養因子樣作用。
