《催化水氧化功效探究论文x》由会员分享，可在线阅读，更多相关《催化水氧化功效探究论文x（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、摘要经典免疫学理论认为，抗体通过其片段可变区与相应抗原特 异结合，通过调理、中和、及激活补体等机制发挥免疫效应，清除病 原微生物或引起机体病理性损伤。然而最近的研究发现抗体具有一种前所未知的新功能，即所有的 免疫球蛋白，不论其来源或抗原特异性，都能催化水的氧化反应产生 过氧化氢22和臭氧3等活性氧分子，因此在机体的免疫防御和病理 过程中扮演一种新的重要角色。关键词抗体单线态氧过氧化氢臭氧一、抗体催化水的氧化途径的 发现早在20世纪40年代，就提出了抗体可能具有催化活性，认为抗 体的抗原结合位点以任意的方式产生，那么这种结合位点应该和酶的 活性相似，因此抗体也可能具有酶的活性。直到1975年杂交
2、瘤技术的问世和发展后，的这种假说陆续得到 证实。自从1986年及等介绍了抗体催化水解反应的作用后，人们对抗 体的特性又有了新的认识，认为抗体不仅具有识别、结合的能力，而 且还具有更复杂的化学特性。因此人们提出疑问，抗体的这种催化作用是否就是其本身发挥正 常免疫功能的一种机制。长久以来，并没有充足的证据支持这种假说。等研究发现所有的抗体都能催化单线态氧12和水反应生成22, 其反应形式为12+222+-132。这种抗体介导的过程并不依赖于其来源及抗原特异性，均能通过12结合于抗体折叠部位内而激发。研究显示抗体的这种催化作用具有显著的杀菌能力。当-大肠埃希菌暴露于12水溶液中时，只能观察到微弱的杀
3、菌效 应，但随着抗原特异性或非特异性抗体的加入，95的细菌被杀灭。这种杀菌活性似乎是抗体的一种普遍特性，因为不管抗体的来源 及其抗原特异性，所有的免疫球蛋白均表现出这种活性。通过形态学观察，这种氧化损伤明显增加了胞壁和浆膜对水的通 透性，并且胞壁上出现穿孔现象，这种杀伤机制与吞噬细胞杀伤细菌 时所观察到的形态学非常相似。进一步的定量研究发现，通过抗体催化水的氧化杀灭50的细菌， 其产生的22水平，明显低于对照组杀灭同样数量细菌所需要的22的 水平，由此推断抗体催化水的氧化过程中可能产生其他的杀菌分子。等进一步研究证实在抗体催化水的氧化过程中产生了一种3的 化学信号。3本身具有高度的杀菌活性，而
4、22与3的联合对细菌的毒性作 用远远大于它们其中的任何一个。因此可以认为抗体催化水的氧化途径产生的22与3在机体的免 疫防御过程中具有重要意义，表明抗体除了识别功能外，其本身也具 有清除外来病原微生物的作用。二、抗体催化水的氧化途径的可能机制等推测，抗体催化12和 水的反应可能通过双氢三氧化物23作为中间体而最后生成22。抗体作为一种催化剂提供了 一种特殊的分子环境，促使23向22 的转化。等通过量子化学方法研究并系统阐述了抗体催化水的氧化过程 的可能途径，从其复杂的途径可以看出，抗体在催化23向22的转化 过程中产生了 3等中间产物。研究表明，抗体介导的22产生的效率远远高于其他非免疫球蛋
5、白。除了抗体，其他种类蛋白中仅仅细胞受体aB表现出这种催化 水产生22的能力。由于aB的免疫球蛋白折叠区的结构域与抗体的结构相似，暗 示这种免疫球蛋白样结构基序在催化水的氧化途径中扮演着特殊作 用。但又发现拥有这种结构基序不一定能催化产生22。例如，微球蛋白虽然属于免疫球蛋白超家族一员，但不能P 2催化产生22。等利用对接和分子动力学技术研究了各种蛋白的结构位点，发现 抗体中两个折叠结构域的交接面在催化12和水反应形成23和22中 具有关键作用，而这种结构仅存在于抗体和中，B2微球蛋白则没有， 初步阐明了抗体催化水的氧化作用的内在原因。由于22的生成速率在一定的氧气浓度中显示饱和状态，而在一
6、定范围内与抗体的浓度呈线性关系，因此抗体对12的还原作用可能 与抗体内结合氧的位点有关。等根据抗体结晶化实验研究证实，抗体催化水的氧化途径的反应 点位于抗体的可变区和恒定区交界面的区域，而且在轻链163位点色 氨酸残基163附近，此时色氨酸的吲哚环已被氧化修饰。三、抗体催化水的氧化作用在生物学中的意义传统的观点认为抗 体在清除外来抗原中只起着辅助的作用，然而抗体这种催化水的氧化 作用的发现无疑赋予了抗体在防御外来病原微生物中一种新的功能。如果抗体介导水的氧化在机体内具有重要意义，那么作为启动这 种氧化过程的12在体内又如何产生呢？目前认为体内12的来源主要 是激活的吞噬细胞，包括单核细胞和中性
7、粒细胞。而且这些吞噬细胞表面均具有受体，能结合大量的免疫球蛋白。这些结合的免疫球蛋白除了介导调理作用外，也为抗体催化水的 氧化提供了可能性。等已报道包被有的中性粒细胞激活后能产生3的化学信号，初步 证明吞噬细胞可能参与了抗体催化的氧化作用。如果抗体催化水的氧化作用作为机体的一种重要免疫防御机制， 那么这种反应在体内又是如何被调节呢？考虑到人血清中免疫球蛋 白的浓度在10以上，抗体的这种催化水的氧化如果被任意激活，会 对机体产生广泛的损伤。但是，正如以上所描述，在正常情况下12只能由激活的吞噬细 胞产生，而体内吞噬细胞的激活又受到机体严格的控制。吞噬细胞通过胞吞作用或抗体的调理作用吞噬抗原后被激
8、活而 释放出12，因而12的产生只局限于炎症部位。研究显示，12具有较短的寿命除了考虑12的作用，局部22和3 是否会对外周正常组织产生损害作用呢？ 22是一种稳定的分子，可 以远离炎症部位而对外周组织产生广泛的毒性作用。但是过氧化氢酶或谷胱甘肽过氧化物酶在体内广泛存在，可以随 时清除这些22分子，从而减少22对外周组织的损伤。3虽然是一种毒性很强的分子，但也具有很短的寿命，因而也不 能远距离扩散。从以上可以看出，在正常情况下，无论是参与抗体催化水的氧化 作用的12,还是这种途径的氧化产物22和3,对炎症部位的外周正 常组织均不造成威胁。四、抗体催化水的氧化作用可能参与了机体某些病理过程机体的
9、 许多疾病与氧化损伤存在密切的联系，如自身免疫病、动脉粥样硬化 症、衰老等。在某些病理情况下，抗体催化水的氧化途径产生的活性氧分子也 可能对机体造成不利的影响。等在反应模型中发现了 3的化学信号。反应是一种由免疫复合物沉积引起的炎症性疾病，中性粒细胞的 浸润和聚集为其主要特征。因此一些以免疫复合物病为特征的自身免疫性疾病如系统性红 斑狼疮、类风湿性关节炎等的发病过程可能涉及到抗体这种催化水的 氧化作用。动脉粥样硬化症被认为是一种慢性炎症性疾病，其中脂质的氧化 与损伤、泡沫细胞的形成在的发生、发展中是关键性的环节之一。最近的研究显示，患者的粥样斑块被激活后产生一种3的化学信号，并且发现一种胆固醇
10、的3氧化产物5，而且体外实验显示6这种3氧化产物也可以激发泡沫细胞的形成以及诱导心肌细胞的凋 亡。因此可以推断，抗体催化水的氧化作用可能参与了的发病机制。核黄素作为内源性光敏剂，在光照下能产生12。等最近研究发现，免疫球蛋白能利用核黄素产生的12激活抗体 催化水的氧化作用，并且这种作用促进了核黄素光诱导的溶血效应。因此提示，抗体催化水的氧化作用可能是核黄素光氧化导致红细 胞破坏的因素之一。五、结语抗体催化水的氧化作用可能是抗体介导的一种新的免疫 防御机制，该项功能的发现无疑丰富了我们对抗体清除外来病原微生 物的认识。考虑到抗体的这种作用并不依赖于其抗原特异性和来源，而且免 疫球蛋白至少已经存在于5亿年前，因此我们有理由推断这种功能可 能是抗体在生物进化过程中最古老的一种机体防御形式，而抗体其他 的功能如激活补体、调理等作用则可能是抗体继续进化过程中形成的 更精致的补充。同时，抗体的这种催化效应也提示其潜在的病理学意义。由于这种途径产生的化学产物如22及3等均可能参与炎症的扩 展，因此对机体内一些炎症性疾病可能产生影响，从而为我们研究这 些相关性疾病的发病机制及寻求新的拮抗点提供新的认识和方向。另外，利用抗体这种催化功能为基础的免疫治疗也具有广阔的应 用前景。例如，通过抗体催化水的氧化可以促使尼古丁、脱氧麻黄碱等精神类药物的分解，因而对控制药物滥用等方面具有深远意义。
催化水氧化功效探究论文x
