對氧磷酶2研究進展

楊 菲 夏海琴*

（山西醫科大學附屬太鋼總醫院神經內科，山西 太原 030003）

對氧磷酶 （paraoxonase，PON）基因家族包含3個高度保守的基因：PON1基因、PON2基因與PON3基因，它們都位于染色體7q21.3-22.1區域，三者具有高度的同源性。由于PON2獨特的表達特性和分布特性，近年來的研究熱點聚焦于此。與PON1和PON3不同，PON2在人體的諸多組織具有表達，包括：肝臟、腎臟、肺臟、心臟、胎盤、睪丸、胃、脾臟、胰腺、小腸、骨骼肌、動脈壁細胞以及巨噬細胞。盡管PON2具有與PON1高度同源的氨基酸序列和相似的結構，但二者的生物學特性具有較大的區別。PON2不具有水解對氧磷酶的活性，但卻具有水解酶和內酯酶活性。大量研究揭示PON2可阻止LDL氧化作用及LDL誘發的單核細胞趨勢性，可逆轉LDL的氧化修飾作用，可增加膽固醇的流出等，并且最近的研究發現PON2的抗細胞凋亡能力在防止動脈粥樣硬化的過程中發揮重要的作用。

人的PON2基因具有2種常見的多態性，分別是第148密碼子所編碼的丙氨酸（A）/甘氨酸（G）和第311密碼子所編碼的半胱氨酸（C）/絲氨酸（S）。

1 PON2基因表達

人PON2基因位于染色體7q21.3區域，緊鄰PON1基因和PON3基因，系統進化分析表明PON2基因在其家族中是最古老的成員，大約70%的PON2基因序列和65%的氨基酸序列與PON1和PON3是一致的[1]。PON2基因包含9個外顯子，編碼產物為355個氨基酸的蛋白質，分子量約為43kDa。PON2基因包含多個轉錄起始位點，以及選擇性剪切，導致形成了多種類型的mRNA[2]。到目前為止，通過免疫印跡技術共檢測到兩種PON2蛋白亞型，但二者的功能有何區別尚未有報道。

與PON1和PON3相比，PON2在各種不同的組織中均有表達，PON2最先在腦、肝臟、腎臟和睪丸中檢測到[2]，隨后Ng及其同事檢測到PON2在心臟、肺臟、肝臟、胎盤和睪丸中具有高水平的轉錄產物[3]。

2 PON2表達水平的調節

PON2主要是在細胞內發揮抗氧化作用，體內和體外的實驗都表明在氧化應激的刺激下PON2的表達和酶活性都相應地增加。在對不同類型的細胞、動物模型和高膽固醇血癥患者研究中都發現氧化應激反應對PON2起正向調節的作用[4]。研究人員對小鼠的腹膜巨噬細胞進行處理以誘導其氧化應激反應，檢測到細胞內PON2的表達水平和內酯酶活性都有所提高。截止目前，對PON2調節反應的機制以及信號傳導通路尚未明確，需要進一步去研究。

3 PON2在人類疾病中的作用

在PON2剛開始被發現的時候，由于與PON家族的其他成員的蛋白結構具有高度的相似性，研究人員推測其可能具有與PON1和PON3相類似的功能。隨著研究的深入，發現PON2具有特殊類型的亞基和特定的生物學功能。與PON1相比，PON2不具有水解對氧磷酶的功能，但具有較強的內酯酶活性[4]。盡管PON2的抗氧化能力較PON2低，但卻具有更高表達水平和更廣泛的分布。大量的研究顯示，PON2能有效地降低細胞內的氧化應激水平，阻止細胞介導的LDL氧化作用及LDL誘導的單核細胞趨化性，并能逆轉MM-LDL的氧化修飾作用。

在有關PON2的動物實驗中也得到了相同的結果。在敲除PON2基因小鼠的實驗中證實，PON2能夠為抗HDL和LDL氧化提供保護，并能抑制LDL氧化引起的單核細胞趨勢性[3]。與正常對照組的小鼠相比，敲除PON2基因的小鼠更發生粥樣硬化性病變的顯著性增加。在另外一種小鼠模型中，通過增加PON2基因表達和清除APOE，發現實驗組小鼠發生粥樣硬化性病變的顯著性降低，并且其血清中的過氧化氫脂類水平也顯著將低。

4 PON2基因多態性及相關疾病

與PON2基因多態性相關的疾病已有諸多報道，都集中于PON2基因兩種常見的多態性，分別是第148密碼子所編碼的丙氨酸（A）/甘氨酸（G）和第311密碼子所編碼的半胱氨酸（C）/絲氨酸（S）。在不同的人群中，PON2基因的多態性具有不同的基因分布頻率（表1），截止到目前，大多數人群攜帶有148位的A和311位的S。

表1 PON2等位基因分布頻率

氧化應激與人類很多疾病的發生都有關系。由于PON2具有抗氧化和抗動脈粥樣硬化的潛能，因此很多研究都著重于考察疾病的發生與PON2的關聯，例如：糖尿病、阿爾茲海默病、散發型脊髓側索硬化（ALS）等。然而這類研究多熱衷于研究PON2基因的多態性和疾病的關聯性分析，而不是考察PON2的活性和疾病發生的關系，這可能與PON2的生物學底物尚未明確有很大的關系。截止目前，在對PON2基因的多態性和疾病的關聯性分析的諸多研究中，還存在著很多相矛盾的報道（表2），例如：有的研究顯示PON2的311位等位基因的多態性與冠狀動脈性心臟病之間存在關聯[5]，而有些研究卻沒有得到這種關聯性[6]。這種情況在其他疾病的關聯分析中也有發現，這些可能跟人種、樣本量大小以及環境因素不同有關，尚需更為深入的研究。

表2 不同疾病與PON2基因多態性之間的關聯總結

5 展 望

在過去的幾年中，PON2的抗氧化和抗動脈粥樣硬化的活性已得到證實，但PON2的明確定位、生物學功能以及明確的作用機制還需要進一步的研究。現在已有學者開始對PON2的外源性調節，特別是食物和藥物的調節進行研究；也有一些學者嘗試對PON2的調節機制和表達機制進行研究。我們期待這些研究能早日獲得突破，以便為臨床上對與PON2相關疾病的診治提供強有力的支持。見表2。

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