Monoaminoxidase

Monoaminoxidase (MAO) (EC 1.4.3.4) ist eine Klasse von Flavoenzymen, die in der Lage sind, eine Vielzahl von Aminen zu katalysieren, wie die Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin, Serotonin (5-HT) und Tyramin, Phenylethylamin (PEA) und einige exogene Amine, einschließlich des Neurotoxins 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP). Derzeit sind zwei Isoenzyme bekannt, MAO-A und MAO-B. Diese Enzyme sind leicht identifizierbar aufgrund des selektiven Unterschieds zwischen Substrat und Inhibitor. MAO-A kann durch niedrige Konzentrationen von Chlorocillin gehemmt werden und katalysiert bevorzugt 5-HT und Noradrenalin. MAO-B katalysiert selektiv Phenethylamin (PEA) und Benzylamin und wird durch (R)-Selegilin gehemmt. Tyramin, Dopamin und Tryptamin dienen als Substrate für beide Enzyme.

Verteilung

MAO ist weit verbreitet in Geweben und Organen des Körpers, insbesondere in der Leber, den Nieren, dem Magen und dem Dünndarm. Es befindet sich hauptsächlich auf der äußeren Oberfläche der mitochondrialen Membran und ist fest an die Membran gebunden. Das Flavin-Adenin-Dinukleotid wird als Coenzym verwendet. Eine andere Art existiert im Bindegewebe, ohne FAD, mit Pyridoxalphosphat als Coenzym. Die Aktivität von MAO im Gehirngewebe nimmt mit dem Alter zu, und die Gliazellen nehmen zu. MAO kann Katecholamin-Hormone abbauen und indirekt die Funktion der sympathischen Nerven des Herzens widerspiegeln. Es wurde bestätigt, dass die relativen Molekulargewichte von MAOs aus verschiedenen Quellen stark variieren, mit etwa 100.000 für die kleineren und mehr als 1.000.000 für die größeren.

Katalytischer Mechanismus

Studien haben gezeigt, dass die Aminosäurereste His382 und Thr158 in MAO-B für die Katalyse unerlässlich sind, während Phe208 in MAO-A und lle199 in MAO-B die Substratspezifität bestimmen. Die Beweise zeigen, dass sich auch ein Cysteinrest im aktiven Zentrum von MAO befindet, der ebenfalls mit der Katalyse in Verbindung stehen könnte. Derzeit gibt es drei Ansätze des katalytischen Mechanismus: Einzel-Elektronentransfer (SET), Wasserstoffatomtransfer (HAT) und nukleophile oder bipolare Mechanismen.

Nachweismethoden

Aldehyd-Benzochinon-Farbmetrikmethode: Diese Methode erzeugt unter alkalischen Bedingungen eine bräunlich rote Farbe durch die MAO-Oxidation von Benzylamin und die Bildung von Aldehydazin mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin. Die kolorimetrische Bestimmung erfolgt bei 470 nm, um die Konzentration von MAO zu berechnen.

MCDP-Farbmetrikmethode: Diese Methode erzeugt Wasserstoffperoxid durch die Oxidation von Benzylamin mit MAO. Wasserstoffperoxid reagiert in Anwesenheit von Peroxidase mit MCDP, um gefärbtes Methylenblau zu bilden. Die kolorimetrische Bestimmung erfolgt bei 660 nm, um die Konzentration von MAO zu berechnen. Diese Methode erfordert die Zugabe einer Stopplösung vor der Bestimmung und ist nicht geeignet für die Detektion großer Mengen von Proben.

Kontinuierliche Überwachungsmethode: Diese Methode katalysiert Benzylamin zur Ammoniakproduktion durch MAO, Ammoniak erzeugt in Anwesenheit von α-Ketoglutarat, NADPH und GLDH Glutaminsäure, und NADPH reduziert zu NADP+, was zu einem Absorptionsabfall bei 340 nm führt. Die Überwachung der Abnahmegeschwindigkeit kann die MAO-Aktivität in der Probe bestimmen. Diese Methode ist schnell, einfach und für die automatisierte Analyse geeignet. Sie kann menschliche Fehler reduzieren, hat eine gute Genauigkeit und Präzision und ist für die meisten klinischen Laboranwendungen geeignet.

Klinische Anwendungen

Der Serumspiegel der Monoaminoxidase-Aktivität kann den Grad der Leberfibrose widerspiegeln und ist ein wichtiger Indikator für die Diagnose von Leberzirrhose. Die positive Rate der MAO-Aktivität bei Patienten mit Leberzirrhose lag über 80%, und der höchste Wert betrug bis zu 3,5-mal den Kontrollwert. Die MAO-Aktivität bei Patienten mit verschiedenen Hepatitis-Typen in der akuten Phase nahm nicht am meisten zu, aber im Fall von fulminanter schwerer Hepatitis, aufgrund von Hepatozytennekrose, setzen Mitochondrien eine große Menge MAO frei, was zu einer erhöhten MAO-Aktivität führt, mit einer positiven Rate von 73,3%. Die Amplitude war positiv mit dem Schweregrad der Erkrankung korreliert. Die MAO-Aktivität war signifikant unterschiedlich zwischen Patienten mit Hepatitis und Zirrhose, aber es gab keinen signifikanten Unterschied in der MAO-Aktivität zwischen den verschiedenen Hepatitis-Typen. Diabetes mellitus und kongestive Herzinsuffizienz können sekundär zur Leberfibrose aufgrund von Leberstauung sowie zur erhöhten menschlichen MAO-Aktivität führen. Eine Schilddrüsenüberfunktion kann auf den Abbau und die Synthese von Bindegewebe zurückzuführen sein, Akromegalie aufgrund übermäßiger Fasersynthese und anderer Gründe, was zu unterschiedlichen Erhöhungen der MAO-Aktivität führt. Einige Patienten mit Bindegewebserkrankungen ohne Faserproliferation haben keine erhöhte MAO-Aktivität. Die Patienten mit primärem Leberkrebs, sekundärem Leberkrebs, Teratom, biliärer Zirrhose, Schistosomiasis-Zirrhose und chronischer cholestatischer Serohepatitis zeigten keine Veränderung der MAO-Aktivität.