多胺参与调控细胞增殖活性和细胞死亡的研究进展
摘要：多胺包括腐胺，亚精胺和精胺，是一类具有生物活性的含氮有机物。多胺在生理条件下带正电荷，能够与带负电荷的分子结合，参与调节细胞生长和增殖，控制DNA转录，RNA翻译，蛋白质生物合成，离子通道活性，调节激酶活性，细胞凋亡和免疫反应等。细胞内的多胺浓度受到多重反馈机制的严格控制，机制包括生物合成，分解代谢和多胺转运。多胺的稳态失衡和多种疾病有关。例如，肿瘤细胞的快速增殖、迁移和侵袭依赖细胞内高浓度多胺，且肿瘤组织中多胺含量高是患者预后不良的重要指标。本文围绕多胺对细胞增殖和死亡的生物学影响进行综述，阐明多胺与细胞生长死亡的相关性。
关键词：多胺；生物合成酶；分解代谢酶；细胞增殖；细胞死亡
多胺是一类广泛存在于生物体各组织细胞中的烷基类小分子化合物，包括腐胺，亚精胺和精胺。在生理酸碱条件下，多胺因带高密度正电荷，能与带负电荷的DNA、RNA、蛋白质等生物大分子相互作用，在细胞的生长、发育及分化中发挥着重要作用。外源性亚精胺抑制宫颈癌细胞HeLa内腐胺、亚精胺的合成，促进精胺和亚精胺的降解，呈浓度依赖性降低了细胞增殖，激活自噬诱导细胞凋亡[1]。研究人员以低浓度(1mu;M/L)的腐胺、亚精胺和精胺分别处理小鼠子宫内膜上皮细胞的结果表明低浓度腐胺和亚精胺可促进细胞增殖，而较高浓度(5mu;M/L)腐胺、亚精胺和精胺可使大多数细胞发生死亡[2]。上述发现提示，多胺对细胞的生物学影响具有双重调控的作用，不用水平的多胺或可促进细胞的增殖或凋亡。
1.多胺的合成和代谢
1.1多胺的生物合成
体内多胺的生物合成始于精氨酸的降解，精氨酸在精氨酸酶的作用下分解为尿素和鸟氨酸，鸟氨酸在多胺合成限速酶——鸟氨酸脱羧酶（Ornithine decarboxylase，ODC）的催化脱羧下生成腐胺，腐胺再经亚精胺合成酶和精胺合成酶催化依次产生亚精胺和精胺。多胺的生成也可在多胺前身物S-腺苷甲硫氨酸经S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（S-adenosylmethionine decarboxylase，AdoMetDC）的催化下形成脱羧S-腺苷甲硫氨酸，后者分子中的丙基胺基团与腐胺在亚精胺合成酶的作用下结合形成亚精胺，精胺可按照同样的方式在精胺合成酶的作用下结合产生[3]。
1.2 多胺的分解代谢
多胺的降解代谢由亚精胺/精胺乙酰转移酶(spermidine/spemine acetyltranslase，SSAT)，精胺氧化酶 (spermine oxidae，SMO)和乙酰多胺氧化酶(acetyl- polyamine oxidase，APAO)协同催化。在这一过程中，精胺可在SMO的作用下生成亚精胺，也可以在SSAT的作用下生成N1-乙酰精胺再经过APAO的作用生成亚精胺，亚精胺经SSAT的作用下生成N1-乙酰亚精胺，再通过APAO的作用产生腐胺，形成多胺相互转化的代谢循环[4]。正常生理条件下，细胞内的多胺水平受到多胺生物合成酶、分解代谢酶以及跨膜转运系统的精准调控。在哺乳动物细胞中，腐胺含量很少，而亚精胺和精胺的含量与其相比略高，大约在毫摩尔的水平，主要分布在细胞质中。高浓度的多胺常发现在正常生长和瘤形成的组织以及再生的器官中。近年来，大量研究表明，多胺代谢紊乱与多种疾病的发生密切相关。
