1 銅藍蛋白的研究概況

銅藍蛋白（ EC 1. 16. 3. ） 又稱銅氧化酶，是Holmberg 和 Laurell 于 1948 年首先從人血清 a2 -球蛋白中純化出的一種外觀呈藍色的含銅糖蛋白，命名為銅藍蛋白（ Ceruloplasmin,Cp）[1],隨后人們陸續在其他哺乳動物和魚類中發現了 Cp 的存在，而植物中也存在結構及功能相似的其他多銅氧化酶家族的成員[2] ,真菌中有 Cp 的同源基因 Fet3. 因此，Cp 是廣泛分布于各種真核生物中的一種含銅氧化酶，具有催化多種底物如銅、鐵以及其他有機底物的氧化功能。 脊椎動物中 Cp 合成于肝臟并參與生物體鐵的代謝，也在胚胎以及神經系統發育中起作用； 在醫學上 Cp 是各種炎癥、感染及腫瘤疾病的標志性蛋白； 與人類 Wilson病、遺傳性銅藍蛋白缺乏癥等有十分密切的聯系。因此，長期以來一直受到人們的關注[3].

2 銅藍蛋白的結構

人的 Cp 基因位于 8 號染色體，基因定位3q23 - q25,基因長度為 65 kb,包含 19 個外顯子。 人的 Cp 蛋白是一條單一的多肽鏈，由1046 個氨基酸和附著在上面的 4 個寡糖一氨基葡萄糖組成，相對分子質量約為 132 kDa[4]. 二級結構測定表明，Cp 肽鏈中的 β - 片層和無規卷曲約各占50% ,幾乎沒有 α - 螺旋結構。 單一的多肽鏈可被蛋白酶水解為 3 組異體同形的單元，相對分子量分別為 67 KD （ 480 個氨基酸殘基） 、50 KD（ 405 個氨基酸殘基） 及 19 KD （ 159 個氨基酸殘基） ,在完整的多肽鏈中，3 個單元分別由單個氨基酸殘基精氨酸 R、賴氨酸 K 連接[5]. Cp 有 6 個緊湊的結構域能夠結合 6 個銅原子，位于一、六域交界面上的 3 個銅原子形成一個三核銅簇，其他3 個銅原子以單核形式分別存在于二、四、六域（ 圖1） . 三核銅簇不僅對于 Cp 的催化活性有著重要作用，而且有助于 Cp 結構的穩定[4].

3 銅藍蛋白的組織合成與分布

脊椎動物 Cp 主要是由肝臟合成的，其他如大腦、胎盤、卵黃囊、乳腺及睪丸的支持細胞也可獨立合成 Cp. 在肝細胞的內質網中首先合成前銅藍蛋白（ apo-cemloplasmin） ,進而在高爾基體中與Cu 結合形成全銅藍蛋白（ holo-cemloplasmin） ,隨后 Cp 從肝臟經膽汁轉運并由其他組織器官攝取[6]. 正常生理條件下，肝銅儲備的增加可引起 Cp濃度持續性的增加，當銅儲備量缺乏時會引起 Cp濃度的顯著降低。 腦內合成的 Cp 主要為磷酸肌醇錨定形式（ glycosylph-osphatidyIinositolanchored Cp,GPI - Cp） ,結合在星形膠質細胞膜上[7]. 研究發現雌激素可增加 Cp 的合成，懷孕期動物雌激素濃度升高時，Cp 的濃度可增加 3 ~4 倍[8].銅藍蛋白主要在分布于血清當中，上述合成部位也有一定分布，在不同物種中這種分布可能會有差異。

4 銅藍蛋白的生理功能

4. 1 銅藍蛋白具有氧化酶功能

銅藍蛋白本身屬于多銅氧化酶家族，具有氧化酶的功能，可在其單銅離子中心接受底物電子，并將之轉移到多銅離子中心，以便分子氧結合并將其還原成水[9]. 在此過程中，金屬離子如銅和鐵離子都可以作為其底物，銅藍蛋白可以將 Fe2 +和 Cu1 +分別氧化為 Fe3 +和 Cu2 +[10],從而使其在體內可以進行轉運與代謝（ 圖 2） . 在體內，銅藍蛋白的胺氧化酶作用可將分子氧氧化生成水或者過氧化氫，對機體內的其他有機底物如苯二胺有胺氧化酶作用[11],對鄰苯二酚及其類似物如多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素、5 - 羥色胺及色氨酸等具有鄰苯二酚氧化酶的作用。

4. 2 銅藍蛋白調節銅的代謝

銅是機體必需的微量元素，Cp 在銅的代謝過程中發揮重要的作用。 銅在十二指腸被吸收后，由銅轉運蛋白相關蛋白（ 銅藍蛋白、白蛋白、銅轉運蛋白、某些銅復合物及組氨酸等低分子量蛋白）轉運到腸上皮細胞，經過血液循環迅速進入肝、腎中。 銅的分子伴侶 ATOX1 （ ATPases-ATP7A andB） 將銅原子傳遞給肝腎細胞合成的 Cp[13]. 結合銅的 Cp 是血清中銅的主要載體，當銅藍蛋白到達靶細胞表面時，會與其相應的受體相互作用釋放銅，這些銅被靶細胞吸收和利用。 通過銅藍蛋白對銅離子的結合和釋放，實現了銅在機體內的分布。 除此以外，銅對機體 Cp 的合成和代謝也有調節作用，例如，加銅螯合劑培養的 C6 神經膠質細胞阻礙了 GPI - Cp 的表達并導致細胞中 Cp 的減少，說明銅能調節 Cp 的合成。 Gitlin D 等發現 Cp的半衰期為 5. 5 d[14],機體內未結合銅的 apo -Cp 其半衰期為 5 小時[7],表明銅能調控 Cp 的代謝。 更進一步地研究發現，無銅結合的 Cp 是一種變構蛋白，與銅結合時會導致其沉降率及電泳動度特性發生改變，但二級結構不變； 這種變構活性不僅可以使其從肝細胞內質網中釋放，而且還可使其不受到膽汁所造成的酸性環境的破壞，在后續過程中，該結構仍可與銅相結合，說明脫銅銅藍蛋白的結構也會影響銅的代謝[15].

4. 3 銅藍蛋白參與鐵的代謝

Cp - 轉鐵蛋白系統（ ceruloplasmin-ferroportinsystem,Cp - Fpn ） 是細胞內鐵的主要輸出途徑[16]. 鐵在體內的跨膜運輸需要特定的蛋白質載體即鐵轉運蛋白（ Ferroportin,Fpn） . 雖然有許多蛋白參與細胞鐵的吸收，但目前被確認的細胞鐵輸出系統只有 Cp - Fpn 系統。 哺乳動物體內由小腸吸收 Fe2 +,然后以 Fe3 +的形式貯藏； 之后 Fe3 +再次被鐵釋放蛋白還原為 Fe2 +進入血液循環； 血漿中的 Cp 利用其亞鐵氧化酶活性將 Fe2 +氧化成能與 Fpn 結合的 Fe3 +,Fe3 +結合 Fpn 后被轉運至靶細胞，經內吞后進行代謝或貯存。 研究表明，在星形膠質細胞中表達的以 GPI 錨定形式的 Cp 能促進鐵從神經細胞中輸出。 而在 Cp 基因缺失的小鼠，在網狀內皮細胞和肝細胞中鐵輸出過程發生障礙，中樞神經系統出現鐵的沉積。 另外，具有Cp 缺陷基因和患有遺傳性 Cp 缺乏癥的個體銅水平正常，但鐵代謝嚴重失調[17 -18]. 這些都說明 Cp在鐵轉運過程中不可或缺的作用。