编辑推荐:
这篇综述聚焦醛脱氢酶(ALDH),详细阐述醛在人体的来源、代谢途径,对比参与醛代谢的酶,重点探究 ALDH2 结构功能,揭示其在衰老和疾病中的作用,提出靶向 ALDH2 可延缓衰老,为相关研究提供新思路。
引言
醛是在人体生理和外部环境中广泛存在的有机分子。有毒的活性醛具有高反应性,能与生物分子发生共价相互作用,产生有害的生物学后果。像葡萄糖、3 - 磷酸甘油醛等一些体内代谢所需的含醛物质,在病理状态下也会与大分子结合,影响其功能。
人体有多种代谢醛的途径,包括醛氧化酶(AOXs)氧化、醛还原酶(AKRs)还原、谷胱甘肽 - S - 转移酶(GSTs)催化与谷胱甘肽(GSH)结合等,而醛脱氢酶(ALDH)因其高效性和底物特异性,在醛代谢中发挥关键作用。研究人员致力于通过调节 ALDH 的活性,减轻醛对细胞和组织的损伤,ALDH 的激活剂(如 Alda-1)也成为治疗醛相关疾病的研究热点。本文旨在探讨醛的分类和功能、ALDH 的结构和功能特征、ALDH 与醛相关疾病的关联,以及靶向 ALDH 的治疗策略。
生物体内的含醛物质
醛基(-CHO)具有高反应性,广泛存在于人体多种生物分子中,其化学特性和生物学作用差异很大。含醛分子可根据结构和功能分为两类,一类是具有潜在毒性的活性醛,包括外源性和内源性代谢副产物 。
乙醛脱氢酶
醛脱氢酶家族成员催化醛氧化为相应的羧酸,这一过程涉及人体生理的多个方面,包括在维持细胞内稳态、外源性和内源性醛(如脂质过氧化、氨基酸代谢和酒精摄入产生的醛)的解毒和代谢,以及生长发育中发挥重要作用。
醛代谢与衰老
细胞衰老(Senescence of the cells)是衰老在细胞层面的体现。过去认为细胞衰老表现为细胞退化和细胞碎片增多,如今已知它是细胞增殖过程中进入的一种长期的复制性衰老状态。当细胞增殖达到最大水平时,细胞周期停滞,此阶段细胞会出现炎症加剧、细胞体积增大等特征。醛代谢失调在衰老过程中起着重要作用,随着机体中醛脱氢酶 2(ALDH2)活性逐渐下降,氧化活性醛的能力减弱,活性醛在体内持续积累,会导致 DNA 损伤和氧化应激,进而加速衰老进程。
醛代谢与疾病
乙醛、4 - 羟基 - 2 - 壬烯醛(4-HNE)和丙二醛(MDA)属于代谢过程中的醛产物,当 ALDH2 发生突变或表达受抑制时,这些物质会在体内积累,与多种疾病的高发密切相关。
靶向醛代谢延缓衰老和相关疾病
醛代谢失调在衰老和年龄相关疾病中起着关键作用,尤其是醛类分子的积累会造成细胞损伤。鉴于 ALDH2 在醛解毒中的重要作用,靶向调节其活性成为缓解衰老和相关疾病的潜在策略,增强 ALDH2 功能有望延缓衰老进程。
结论与展望
随着机体衰老,醛脱氢酶 2(ALDH2)活性逐渐降低,导致氧化活性醛的能力下降,活性醛在体内持续积累,这会引发严重的 DNA 损伤和氧化应激,进而诱发心血管疾病、神经退行性疾病和代谢综合征等多种疾病。未来研究可聚焦于开发更有效的 ALDH2 激动剂和醛清除剂,以增强活性醛的清除能力,保护细胞功能,为延缓衰老和治疗相关疾病提供新的方向和方法。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
致谢
本研究得到中国载人航天工程空间医学实验项目(HYZHXM01023)、国家自然科学基金(31870848)、国家外国专家项目(G2022170026L)、陕西省重点研发计划(2021GXLH-Z - 064 和 2024SF-ZDCYL - 03 - 24)的资助。感谢 Servier 和 DBCLS 为图 3 提供材料,相关图标使用遵循相应许可,其中大脑水平面图标由 DBCLS 提供,来源:
https://togotv.dbcls.jp/en/pics 。