综述：乙酰胆碱酯酶的深度解析：结构、功能与检测方法的最新进展

本综述系统梳理了乙酰胆碱酯酶（AChE）在结构特征（如催化峡谷、CAS/PAS位点）、多功能作用（神经传递、细胞凋亡）及检测技术（比色法、荧光法、多平台策略）的最新突破，重点探讨了多靶点抑制剂（MTDLs）和纳米酶在疾病治疗与农药检测中的应用前景，为开发高效低毒疗法提供了跨学科视角。

　　

乙酰胆碱酯酶（AChE）作为胆碱能神经传递中的关键酶，其复杂的结构和多样化的生物学功能一直是生命科学领域的研究热点。近年来，随着结构生物学和检测技术的飞速发展，人们对AChE的认识不断深化，为相关疾病的诊断和治疗带来了新的希望。

结构特征与生物学功能

AChE的三维结构呈现出独特的深窄催化峡谷，其中包含催化活性位点（CAS）、外周阴离子位点（PAS）、氧阴离子空穴和酰基口袋等多个功能亚位点。CAS中的催化三联体（在人类AChE中为Ser203、His447、Glu334）负责乙酰胆碱（ACh）的水解，而PAS则通过其芳香族残基（如Tyr72和Trp286）引导底物并调节非胆碱能过程，例如β-淀粉样蛋白（Aβ）的聚集。这些位点之间的动态相互作用，如峡谷呼吸和构象灵活性，是实现高效底物处理和抑制剂结合的关键。

除了经典的神经传递功能，AChE还参与多种生理和病理过程，包括神经突生长、细胞粘附、造血分化和骨骼发育。在癌症中，AChE表达的异常可通过PI3K/Akt和MAPK/ERK等通路影响细胞增殖、凋亡和转移。AChE活性异常与多种神经系统疾病密切相关。在阿尔茨海默病（AD）中，AChE不仅通过其PAS结构域加速Aβ聚集，还导致胆碱能缺陷和认知功能下降。在重症肌无力中，针对AChE的自身抗体会破坏神经肌肉传递。此外，有机磷（OP）农药通过不可逆地抑制AChE，引起急性神经毒性和长期的神经系统后遗症。

AChE活性的分析检测方法

为了准确监测AChE活性，研究人员开发了多种高灵敏度的检测方法。这些方法主要分为三类：

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  比色法：该方法利用酶促反应引起的吸光度变化，操作简单，结果直观。特别是基于纳米酶的检测系统，例如能够催化TMB氧化生成蓝色oxTMB的碳基纳米材料、普鲁士蓝（PB）纳米晶体、金属和二维（2D）纳米材料，其检测限可低至0.0083 mU/mL。
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  荧光法：该方法具有极高的灵敏度。其原理通常涉及量子点、聚合物点等纳米材料，其被MnO₂纳米片等淬灭剂淬灭的荧光信号，可通过AChE水解产物硫代胆碱（TCh）的还原作用而恢复。比率荧光法采用双发射系统，通过波长比值的测量进行内部校准，显著减少了环境干扰。先进的探针还引入了聚集诱导发光（AIE）特性，以克服浓度依赖的淬灭效应。
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  多平台系统：这类系统整合了互补的检测模式，例如将比色法与荧光或光热读数相结合，并经常融入智能手机进行定量，用于即时检测（POCT）。这种混合系统通过结果的交叉验证增强了可靠性，同时保持了现场应用的简便性。

在疾病诊断、治疗和农药检测中的应用

AChE活性的监测对于诊断OP农药暴露、评估基于肟的复活剂疗效至关重要。同时，筛选AChE抑制剂（AChEIs）也为神经退行性疾病、骨质疏松、重症肌无力和青光眼等疾病的治疗提供了支持。

在治疗策略上，研究重点已从他克林、多奈哌齐等第一代AChEIs转向多靶点定向配体（MTDLs）。这类抑制剂能同时作用于AChE、Aβ、金属离子螯合或抗氧化应激等多个靶点，显示出更好的应用前景。例如，同时靶向CAS和PAS的双结合位点抑制剂，在减少Aβ神经毒性的同时增强胆碱能功能。此外，纳米递送系统（如多奈哌齐的鼻-脑递送）和计算辅助设计（分子对接、AI驱动）也大大促进了新型AChEIs的开发。

总结与展望

尽管对AChE结构的研究已趋于成熟，但将其转化为实际的诊断和治疗应用仍面临挑战。当前的主要局限在于无法实时动态监测AChE的构象变化，MTDLs的临床转化存在障碍，以及缺乏标准化的生物传感平台。未来的研究需要跨学科合作，整合结构生物学、传感技术和临床应用，致力于开发高效低毒的MT药物和一体化的生物分析解决方案，以应对在神经疾病治疗和环境监测领域的迫切需求。