腺苷脱氨酶(ADA)同工酶的诊断与生物作用
作者：孟水平
单位：孟水平(安徽省立医院分院，合肥 230031)
关键词：
现代诊断与治疗990312 Diagnosis and Biological Action of Adenosine Isoenzyme
Meng Shuiping(The Branch of Anhui Provincial Hospital,Hefei 230031)
腺苷脱氢酶(Adenosine isoenzyme,ADA)是一种巯基酶，属细胞免疫功能有关的核酸代谢酶类，它广泛分布于人体各组织中，以盲肠、肠系膜、脾中含量最多。在纤维细胞、羊水细胞、肝、肾、肺、骨骼肌中也有发现。血液ADA主要存在于红、白细胞(淋巴细胞、粒细胞)中，其含量为血清中的40～70倍。通过测定体液中该酶活性用以诊断或鉴别诊断某些疾病在临床上已开展多年。由于以往对该酶同工酶认识不足，临床应用受到一定局限。据国内外学者的最新研究成果，ADA有两种主要同工酶，即ADA1和ADA2，其主要作用是催化腺苷、2脱氧腺苷脱氨转化为肌苷和2脱氧肌苷。现已知，腺苷和2脱氧腺苷在人体细胞内有许多生物作用，因此，保持这些物质在细胞内的内稳定状态以及同工酶ADA1和ADA2的活性十分重要。
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1 同工酶ADA1
同工酶ADA1普遍存在人体内。ADA1保证了酶作用底物腺苷及2脱氧腺苷含量的下调[1]。这种稳定状态尤为重要，因为一个较低水平的2脱氧腺苷对人体细胞发挥适当生理功能十分有益[2～5]。同工酶ADA1也存在于红细胞内，红细胞可通过某种有效的机制来获取2脱氧腺苷并使其内在化。因此，红细胞对循环的2脱氧腺苷形成了一个透析系统，以保护有核细胞不致被过多的2脱氧腺苷损伤[6]。细胞内ADA1存在的重要性也可通过先天性ADA1缺乏患者的免疫无反应性显露出来，这是由于这些患者免疫细胞内的2脱氧腺苷内稳定状态失衡之故[2，4，6]。腺苷具有一些其他方面的重要作用，也为人体内ADA1存在的重要性提供了有力证据，本文不作讨论。
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ADA1的领域(Kingdom，KM)为5.2×10-5M，其最适pH为7～7.5，它对腺苷及2脱氧腺苷的亲和力相等(2脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶比值大约为0.75)[1，7]。这一点使得ADA1在生物体内具很高的脱氨效率。因为即使酶的作用底物(腺苷和2脱氧腺苷)的浓度很低，生物体内的pH值对ADA1发挥作用是适宜的。
2 同工酶ADA2(ADA1-ADA2同工酶系统)
同工酶ADA2在人体内并非普遍存在，它仅存在于单核-巨噬细胞内。ADA2与ADA1是由不同基因控制区所复制[1，4，8，9]。
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ADA2的KM为200×10-5M，其最适pH为6.5，且对2脱氧腺苷的亲和力较弱(2脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶的比值大约为0.25)[1，7，8]。这一特点使ADA2在生物体内的脱氨作用极弱(指使2脱氧腺苷脱氨)，因为生物体内的pH值比ADA2的最适pH值高，且底物的浓度太低。为什么ADA2仅存在于单核-巨噬细胞内，其内环境是否适合于ADA2发挥其功能呢?我们把ADA1和ADA2看成一个保持单核-巨噬细胞内腺苷和2脱氧腺苷内稳定状态的完整系统是必要的。这种内稳定状态的机制包括了两种同工酶及两种酶底物，这两种同工酶对腺苷有着相同的亲和力，而ADA2对2脱氧腺苷的亲和力很弱[1，7]。我们通过模拟模型STELLA?Ⅱ(High performance system,Inc.1993)已经证明，在单核-巨噬细胞内腺苷水平始终是低的，而在一定的条件下，由于ADA2的增高，2脱氧腺苷水平也会显著升高，使单核-巨噬细胞内产生一个2脱氧腺苷上调的内稳态机制。当单核-巨噬细胞受到细胞内微生物感染且寄生菌依然存活时，其内的ADA2才会升高并且释放。实际上，单核-巨噬细胞尤其是在被激活的状态下，能耐受高水平的2脱氧腺苷[3，5]；单核-巨噬细胞在免疫防御中发挥的作用至关重要[5～7]；2脱氧腺苷对核酸有害[5～15]。我们可以这样推论，在单核-巨噬细胞防御入侵微生物方面，ADA1-ADA2内稳态系统可能生产防御性“武器”，而且是必不可少的工具。尽管其机理尚未完全阐明，但值得人们关注。
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3 ADA1、ADA2及2脱氧腺苷与腺苷脱氨酶比值的诊断作用
ADA在临床诊断中主要用于：(1)重症联合免疫缺陷病；(2)艾滋病；(3)肿瘤；(4)结核病；(5)一些能刺激细胞免疫系统疾病如伤寒、传染性单核细胞增多症、布鲁氏菌病、风湿热、溶血性贫血等病，患者血清中ADA也增加；(6)鉴别胆汁淤积原因和诊断急慢性肝病残存病变或慢性肝损害程度，优于GPT。
无论ADA1和ADA2的生物作用如何，它们在生物体液内的存在(无论高或低)都对一些疾病具诊断价值，这一观点已得到多数学者的认可[8，9，12，16～19]。因此，测定体液中ADA1和ADA2的活性对临床诊断十分有益。鉴于体液中所测得ADA活性实际上是由ADA1和ADA2两种同工酶活性混合组成，仅仅依靠ADA活性来诊断或鉴别诊断疾病有较大局限性，这也是目前国内开展腺苷脱氨酶检测存在的主要问题。但要从样本中分离出这两种同工酶并测得各自的精确含量很复杂，也不切实际。因此，要正确地解释生物体液中ADA活性值的正确结果，就必须了解2脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶(ADA)的比值概念和意义[1～7，18，19]。这是在两个分离的试管中独立完成的2脱氧腺苷酶及腺苷脱氨酶脱氨率的比值[8，9，18，19]。由于ADA1和ADA2对2脱氧腺苷亲和力不同，按照样本中两种同工酶的相对百分比，这一比值也将有所不同。实际上，这是获取样本中ADA1和ADA2相对百分比最新的、也是最实际的测量方法[18]。
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4 结论
低2＇脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶比值(以下简称比值)加上ADA值变化(高或低)可将某些细胞内微生物感染所引起的感染性疾病(ADA活性降低)区别开来[18，19]。经验证明，当体液样本中比值<0.45伴高ADA活性时，提示细胞内微生物感染，导致ADA2活性增高[18，19]。反之，当比值>0.45伴ADA活性增高，则意味着ADA1活性增高，提示恶性肿瘤或脓胸可能。
综上所述，高ADA活性(ADA活性值正常为18±7UI.L-1)伴比值<0.45，提示伤寒、布鲁氏菌病、急性肺弓形虫病、黑热病、立克次体病、B型或A型肝炎、水痘、传染性单核细胞增多症等疾病；低ADA活性(接近正常值)几乎所有病例均可排除上述疾病；高ADA活性伴比值>0.45则提示恶性肿瘤[8，18，19]。在体液(胸水、腹水、心包渗出液等)中高ADA活性(>40UI.L-1)伴比值<0.45时，高度提示结核性疾病；高ADA活性伴比值>0.45时，提示恶性胸腔积液或脓胸[11，16，19]。在脑脊液中，高ADA活性(>8～9UI.L-1；脑脊液正常值为0～3UI.L-1)提示结核性脑膜炎；低ADA活性可排除结脑可能[10，18，19]。
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参考文献
1 Hiyschhom R,et al.Sozymes of adenosine deaminas.In:Ratazzi MC,et al eds.Current Topics in Biological and Medical Research.Voll.New York:Alan R.Liss,1980:132～157
2 Ratech H,et al.Serum adenosine deaminase in normals and in a patient with adenosine deaminasedeficient severe combined immunodeficiency.Clin Chim Acta,1981;115:341
3 Yagama K,et al.Role of adenosine deaminase in activation of macro-phages.Infect Immun,1981;32:394
, 百拇医药
4 Zuckerman SH,et al.Adenosine deaminase activity during in vitroculure of human peripheral blood monocytes and pulmonary alvcoral macro-phages.Exp Cell Res,1980;129:281
5 Fischer D,et al.A role adenosine deaminase in human monocyte naturation.J Clin Invest,1976;58:399
6 Hirschhom R,et al.Plasma deoxyadenosine,adenosine and erythrocyte deoxyATP are elevated at birth in an adenosine deaminase-deficient child.J Clin Invest,1980;65:768
, 百拇医药
7 Giusti G,et al.Temperature conversion factor,activation energy,relative substrate specificity and optimum pH of adenosine deaminase from human serum and tissue.Enzyme,1971;12:417
8 Dakis C,et al.Unusual biochemical pattern of serum adenosine deamiase activity in acute lymphoblastic leukemia.Haematologica,1982;67:199
9 Gakis C,et al.Serum adenosine activity in brueellosis.IRCS J Med Sci,1983;11:481
, http://www.100md.com
10 Piras MA,et al.Crebrospinal fluid adenosine deaminase activity in tuberculosis meningitis.Enzyme,1973;14:311
11 Piras MA,et al.Adenosine deaminase activity in pleural effusion,an aid to differential diagnosis.BMJ,1978;2:1751
12 Seto S,et al.Inhibition of DNA repair by deoxyadenosine in resting human lymphocytes.J Immunol,1986;136:2839
13 Redelman D,et al.Deoxyadenosine(AdA) inhibition of newly activated lymphocytes blockade at the GO-GI interface.J Immunol,1984;132:203
, http://www.100md.com
14 Matsumoto SS,et al.Inhibition of RNA synthesis by deoxyadenosine plus deoxycoformycin in resting lymphocytes.J Immunol,1983;131:2762
15 Saito T,et al.2Chloroadenosine:a selective lethal effect to mouse macrophages and its mechanism.J Immunol,1985;134:1815
16 Ocana I,et al.Adenosine deaminase in pleural fluids test for diagnosis of tuberculous pleural effusion.Chest,1983;1:51
17 Fontes Baganhs M,et al.Serum and pleural adenosine deaminase:correlation with lymphocytes.Chest,1990;97:605
18 Gakis C,et al.Serum and pleural adenosine deaminase activity,correct interpretation of the findings.Chest,1991;99:1555
19 Gakis C,et al.Adenosine deaminase activity in diagnosis of infectious disease.Infect Med,1994;11:219, 百拇医药
单位：孟水平(安徽省立医院分院，合肥 230031)
关键词：
现代诊断与治疗990312 Diagnosis and Biological Action of Adenosine Isoenzyme
Meng Shuiping(The Branch of Anhui Provincial Hospital,Hefei 230031)
腺苷脱氢酶(Adenosine isoenzyme,ADA)是一种巯基酶，属细胞免疫功能有关的核酸代谢酶类，它广泛分布于人体各组织中，以盲肠、肠系膜、脾中含量最多。在纤维细胞、羊水细胞、肝、肾、肺、骨骼肌中也有发现。血液ADA主要存在于红、白细胞(淋巴细胞、粒细胞)中，其含量为血清中的40～70倍。通过测定体液中该酶活性用以诊断或鉴别诊断某些疾病在临床上已开展多年。由于以往对该酶同工酶认识不足，临床应用受到一定局限。据国内外学者的最新研究成果，ADA有两种主要同工酶，即ADA1和ADA2，其主要作用是催化腺苷、2脱氧腺苷脱氨转化为肌苷和2脱氧肌苷。现已知，腺苷和2脱氧腺苷在人体细胞内有许多生物作用，因此，保持这些物质在细胞内的内稳定状态以及同工酶ADA1和ADA2的活性十分重要。
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1 同工酶ADA1
同工酶ADA1普遍存在人体内。ADA1保证了酶作用底物腺苷及2脱氧腺苷含量的下调[1]。这种稳定状态尤为重要，因为一个较低水平的2脱氧腺苷对人体细胞发挥适当生理功能十分有益[2～5]。同工酶ADA1也存在于红细胞内，红细胞可通过某种有效的机制来获取2脱氧腺苷并使其内在化。因此，红细胞对循环的2脱氧腺苷形成了一个透析系统，以保护有核细胞不致被过多的2脱氧腺苷损伤[6]。细胞内ADA1存在的重要性也可通过先天性ADA1缺乏患者的免疫无反应性显露出来，这是由于这些患者免疫细胞内的2脱氧腺苷内稳定状态失衡之故[2，4，6]。腺苷具有一些其他方面的重要作用，也为人体内ADA1存在的重要性提供了有力证据，本文不作讨论。
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ADA1的领域(Kingdom，KM)为5.2×10-5M，其最适pH为7～7.5，它对腺苷及2脱氧腺苷的亲和力相等(2脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶比值大约为0.75)[1，7]。这一点使得ADA1在生物体内具很高的脱氨效率。因为即使酶的作用底物(腺苷和2脱氧腺苷)的浓度很低，生物体内的pH值对ADA1发挥作用是适宜的。
2 同工酶ADA2(ADA1-ADA2同工酶系统)
同工酶ADA2在人体内并非普遍存在，它仅存在于单核-巨噬细胞内。ADA2与ADA1是由不同基因控制区所复制[1，4，8，9]。
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ADA2的KM为200×10-5M，其最适pH为6.5，且对2脱氧腺苷的亲和力较弱(2脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶的比值大约为0.25)[1，7，8]。这一特点使ADA2在生物体内的脱氨作用极弱(指使2脱氧腺苷脱氨)，因为生物体内的pH值比ADA2的最适pH值高，且底物的浓度太低。为什么ADA2仅存在于单核-巨噬细胞内，其内环境是否适合于ADA2发挥其功能呢?我们把ADA1和ADA2看成一个保持单核-巨噬细胞内腺苷和2脱氧腺苷内稳定状态的完整系统是必要的。这种内稳定状态的机制包括了两种同工酶及两种酶底物，这两种同工酶对腺苷有着相同的亲和力，而ADA2对2脱氧腺苷的亲和力很弱[1，7]。我们通过模拟模型STELLA?Ⅱ(High performance system,Inc.1993)已经证明，在单核-巨噬细胞内腺苷水平始终是低的，而在一定的条件下，由于ADA2的增高，2脱氧腺苷水平也会显著升高，使单核-巨噬细胞内产生一个2脱氧腺苷上调的内稳态机制。当单核-巨噬细胞受到细胞内微生物感染且寄生菌依然存活时，其内的ADA2才会升高并且释放。实际上，单核-巨噬细胞尤其是在被激活的状态下，能耐受高水平的2脱氧腺苷[3，5]；单核-巨噬细胞在免疫防御中发挥的作用至关重要[5～7]；2脱氧腺苷对核酸有害[5～15]。我们可以这样推论，在单核-巨噬细胞防御入侵微生物方面，ADA1-ADA2内稳态系统可能生产防御性“武器”，而且是必不可少的工具。尽管其机理尚未完全阐明，但值得人们关注。
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3 ADA1、ADA2及2脱氧腺苷与腺苷脱氨酶比值的诊断作用
ADA在临床诊断中主要用于：(1)重症联合免疫缺陷病；(2)艾滋病；(3)肿瘤；(4)结核病；(5)一些能刺激细胞免疫系统疾病如伤寒、传染性单核细胞增多症、布鲁氏菌病、风湿热、溶血性贫血等病，患者血清中ADA也增加；(6)鉴别胆汁淤积原因和诊断急慢性肝病残存病变或慢性肝损害程度，优于GPT。
无论ADA1和ADA2的生物作用如何，它们在生物体液内的存在(无论高或低)都对一些疾病具诊断价值，这一观点已得到多数学者的认可[8，9，12，16～19]。因此，测定体液中ADA1和ADA2的活性对临床诊断十分有益。鉴于体液中所测得ADA活性实际上是由ADA1和ADA2两种同工酶活性混合组成，仅仅依靠ADA活性来诊断或鉴别诊断疾病有较大局限性，这也是目前国内开展腺苷脱氨酶检测存在的主要问题。但要从样本中分离出这两种同工酶并测得各自的精确含量很复杂，也不切实际。因此，要正确地解释生物体液中ADA活性值的正确结果，就必须了解2脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶(ADA)的比值概念和意义[1～7，18，19]。这是在两个分离的试管中独立完成的2脱氧腺苷酶及腺苷脱氨酶脱氨率的比值[8，9，18，19]。由于ADA1和ADA2对2脱氧腺苷亲和力不同，按照样本中两种同工酶的相对百分比，这一比值也将有所不同。实际上，这是获取样本中ADA1和ADA2相对百分比最新的、也是最实际的测量方法[18]。
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4 结论
低2＇脱氧腺苷脱氨酶与腺苷脱氨酶比值(以下简称比值)加上ADA值变化(高或低)可将某些细胞内微生物感染所引起的感染性疾病(ADA活性降低)区别开来[18，19]。经验证明，当体液样本中比值<0.45伴高ADA活性时，提示细胞内微生物感染，导致ADA2活性增高[18，19]。反之，当比值>0.45伴ADA活性增高，则意味着ADA1活性增高，提示恶性肿瘤或脓胸可能。
综上所述，高ADA活性(ADA活性值正常为18±7UI.L-1)伴比值<0.45，提示伤寒、布鲁氏菌病、急性肺弓形虫病、黑热病、立克次体病、B型或A型肝炎、水痘、传染性单核细胞增多症等疾病；低ADA活性(接近正常值)几乎所有病例均可排除上述疾病；高ADA活性伴比值>0.45则提示恶性肿瘤[8，18，19]。在体液(胸水、腹水、心包渗出液等)中高ADA活性(>40UI.L-1)伴比值<0.45时，高度提示结核性疾病；高ADA活性伴比值>0.45时，提示恶性胸腔积液或脓胸[11，16，19]。在脑脊液中，高ADA活性(>8～9UI.L-1；脑脊液正常值为0～3UI.L-1)提示结核性脑膜炎；低ADA活性可排除结脑可能[10，18，19]。
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参考文献
1 Hiyschhom R,et al.Sozymes of adenosine deaminas.In:Ratazzi MC,et al eds.Current Topics in Biological and Medical Research.Voll.New York:Alan R.Liss,1980:132～157
2 Ratech H,et al.Serum adenosine deaminase in normals and in a patient with adenosine deaminasedeficient severe combined immunodeficiency.Clin Chim Acta,1981;115:341
3 Yagama K,et al.Role of adenosine deaminase in activation of macro-phages.Infect Immun,1981;32:394
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4 Zuckerman SH,et al.Adenosine deaminase activity during in vitroculure of human peripheral blood monocytes and pulmonary alvcoral macro-phages.Exp Cell Res,1980;129:281
5 Fischer D,et al.A role adenosine deaminase in human monocyte naturation.J Clin Invest,1976;58:399
6 Hirschhom R,et al.Plasma deoxyadenosine,adenosine and erythrocyte deoxyATP are elevated at birth in an adenosine deaminase-deficient child.J Clin Invest,1980;65:768
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7 Giusti G,et al.Temperature conversion factor,activation energy,relative substrate specificity and optimum pH of adenosine deaminase from human serum and tissue.Enzyme,1971;12:417
8 Dakis C,et al.Unusual biochemical pattern of serum adenosine deamiase activity in acute lymphoblastic leukemia.Haematologica,1982;67:199
9 Gakis C,et al.Serum adenosine activity in brueellosis.IRCS J Med Sci,1983;11:481
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10 Piras MA,et al.Crebrospinal fluid adenosine deaminase activity in tuberculosis meningitis.Enzyme,1973;14:311
11 Piras MA,et al.Adenosine deaminase activity in pleural effusion,an aid to differential diagnosis.BMJ,1978;2:1751
12 Seto S,et al.Inhibition of DNA repair by deoxyadenosine in resting human lymphocytes.J Immunol,1986;136:2839
13 Redelman D,et al.Deoxyadenosine(AdA) inhibition of newly activated lymphocytes blockade at the GO-GI interface.J Immunol,1984;132:203
, http://www.100md.com
14 Matsumoto SS,et al.Inhibition of RNA synthesis by deoxyadenosine plus deoxycoformycin in resting lymphocytes.J Immunol,1983;131:2762
15 Saito T,et al.2Chloroadenosine:a selective lethal effect to mouse macrophages and its mechanism.J Immunol,1985;134:1815
16 Ocana I,et al.Adenosine deaminase in pleural fluids test for diagnosis of tuberculous pleural effusion.Chest,1983;1:51
17 Fontes Baganhs M,et al.Serum and pleural adenosine deaminase:correlation with lymphocytes.Chest,1990;97:605
18 Gakis C,et al.Serum and pleural adenosine deaminase activity,correct interpretation of the findings.Chest,1991;99:1555
19 Gakis C,et al.Adenosine deaminase activity in diagnosis of infectious disease.Infect Med,1994;11:219, 百拇医药