從酒精到致癌物:為何醛脫氫酶的缺陷會影響癌症風險?

醛脫氫酶(ALDH)是一組催化醛類氧化的酶,負責將醛(R–C(=O)–H)轉化為羧酸(R–C(=O)–O–H),而該過程中的氧源來自水分子。目前已在人體基因組中識別出十九種ALDH基因,這些基因參與多種生物過程,包括外源性和內源性醛類的解毒。

醛脫氫酶是一種多型酶,負責將醛氧化為羧酸,存在於三個不同的類別中:型別1(低Km,細胞質內)、型別2(低Km,線粒體內)和型別3(高Km,例如在腫瘤、胃和角膜中的表達)。

醛脫氫酶的功能與活性位點

在所有三種類別中,都存在固有型和誘導型兩種形式。ALDH1與ALDH2是醛類氧化中最重要的酶,兩者都是由54 kDa亞單元組成的四聚體酶,並發現在身體的多種組織中,肝臟的濃度最高。

醛脫氫酶的活性位點在不同類別中大致保持一致,雖然亞單元中所含氨基酸的數量可能有所不同,但活性位點的整體功能變化不大。

醛脫氫酶的作用機制

醛脫氫酶催化的整體反應為:

RCHO + NAD+ + H2O → RCOOH + NADH + H+

在這個NAD(P)+依賴的反應中,醛進入酶的活性位點,通過一個由酶表面延伸的通道。活性位點包含Rossmann摺疊,並且輔因子與摺疊之間的相互作用使得活性位點起作用。

醛脫氫酶的病理學

ALDH2在維持血液中乙醛的低濃度方面起著關鍵作用。當乙醇代謝時,由乙醛中產生的中間物質可能是毒性的,當這些中間物質無法被清除時,健康問題便隨之而來。高濃度的乙醛會引發臉部潮紅、眩暈、心悸、噁心等症狀,這些都是所謂的酒精潮紅反應,亦稱「亞洲潮紅」或「東方潮紅綜合症」。

ALDH2*2是醛脫氫酶的一種突變形式,突變影響了該酶的活性,與多種癌症風險相關聯,尤其是食道癌及口咽癌。

致癌物質的風險

研究表明,ALDH2*2突變型的個體,其血液中的乙醛濃度高出正常人六倍,這一成分已被證明是實驗室動物的致癌物。ALDH2*2突變與口咽、食道、胃、結腸与肺癌的風險增加有關。研究人員未發現ALDH2*2的增高與肝癌風險的直連。

許多研究指出,ALDH基因的表達量與急性骨髓性白血病患者的預後不良有關。

ALDH與其他疾病的關聯

除了癌症之外,ALDH基因的突變還與阿茲海默症及帕金森病等神經退行性疾病的發展有關。動物模特研究表明,缺失ALDH1a1與ALDH2的老鼠在年齡增長下展示出與帕金森病相似的運動功能缺陷及生物醛類的顯著增加。而ALDH2的缺失老鼠在執行不同任務時也表現出記憶力減退。

研究者探討了醛脫氫酶抑制作為帕金森病病理機制的可能性,這或許可以幫助解釋多巴胺能神經元的選擇性易感性。

結論

隨著對醛脫氫酶缺陷與癌症風險之間關聯的研究不斷深入,科學家們逐漸揭示出這一生物機制的重要性。這些發現不僅可能改善我們對酒精消費的理解,還為相關疾病的風險評估提供了新的思路。隨著科研的進展,你是否對日常生活中的選擇和健康風險有了新的思考?

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