Tryptase

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Seit den 1970er Jahren verwenden Menschen Trypsin, um Mastzellen (MC) durch enzymatische Gewebefärbung zu färben, und haben festgestellt, dass MC gefärbt werden können, was darauf hinweist, dass MC trypsinaktive Substanzen enthalten muss. 1981 reinigten Schwartz et al. dieses Enzym weiter und fanden heraus, dass es von MC freigesetzt wird, und mehr als 90 % seiner Aktivität von einem Enzym stammen, weshalb es den Namen Tryptase erhielt. Miller et al. klonierten 1989 die erste Art von Trypsin cDNA, und später wurden mehrere trypsinähnliche Proteasen kloniert. Tryptase wird auf cDNA- und Proteinebene in drei Kategorien unterteilt: α, β und γ, wobei der β-Gehalt am höchsten ist. Jedes Tryptase-Gen enthält 6 Exons und 5 Introns, die eine 30 Aminosäuren lange Leaderkette und eine 245 Aminosäuren lange aktive Stelle kodieren. Aus der Aminosäuresequenz abgeleitet haben α-Trypsin und β-Trypsin eine Homologie von 90 %. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die -3 und 215 Aminosäuren von β-Trypsin Arginin und Glycin sind, während α-Trypsin Glutamin und Asparaginsäure sind. Der strukturelle Unterschied zwischen den beiden bestimmt, dass sie sich in ihrer Aktivität unterscheiden.

Abbildung 1. Proteinstruktur der Tryptase.

Struktur

Pereira et al. klärten, dass die Kristallstruktur der menschlichen β-Tryptase ein zyklisches Homotetramer ist, und ihr Kristall besteht aus vier Monomeren. Die vier Monomere haben ein aktives Zentrum an jeder der vier Ecken, die auf ein relativ enges zentrales Loch (50A×30A) zeigen, was die Auswirkungen mehrerer Inhibitoren verhindert. α-Trypsin ist eine inaktive tetramerische Struktur, nur eine Monomerform. β-Trypsin und γ-Trypsin sind in der Struktur ähnlich, mit nur einem weniger c-terminalen hydrophoben Schwanz.

Die Rolle der Tryptase bei der Förderung von Angiogenese und Tumoren

Es ist anerkannt, dass Angiogenese eng mit dem Tumorwachstum verbunden ist. Experimente zeigen, dass MC Angiopoietin enthält, das zusammen mit Tryptase die Proliferation von vaskulären Endothelzellen induzieren kann. Tryptase kann die extrazelluläre Matrix abbauen und ausreichend Platz für das Wachstum von Tumorgefäßen schaffen, wodurch das Auftreten und die Entwicklung von Tumoren gefördert werden. Es wurde festgestellt, dass Patienten mit sechs Gefäßerkrankungen wie eitrigem Granulom, malignem Hemangioendotheliom, kirschähnlichem Hämangiom, pigmentiertem Nävus, schwammähnlichem Hämangiom und Kaposi-Sarkom mit Tryptase gefärbt wurden und dass die Dichte von MC signifikant höher war als die von normalem Gewebe.

Tryptase und allergische Erkrankungen

MC ist die Haupteffektorenzelle der schnellen allergischen Reaktion des Körpers. Wenn der Körper sensibilisiert ist, setzt MC β-Trypsin ins Blut frei, und seine Konzentration im Blut erreicht nach 1 Stunde ihren Höhepunkt, mit einer Halbwertszeit von 2 Stunden. Dies ermöglicht es dem Körper, β-Trypsin auch nach Stunden der Sensibilisierung zu erkennen. Durch die ELISA-Methode wurde festgestellt, dass nur α-Trypsin im Blut normaler Menschen nachgewiesen werden kann, während β-Trypsin fast nicht nachweisbar ist. Bei der Untersuchung der Bronchiallavageflüssigkeit von Patienten mit Asthma und allergischer Rhinitis, der Tränenflüssigkeit von Patienten mit allergischer Augenentzündung, der Gelenkserumflüssigkeit von Patienten mit Rheuma und dem Serum von Patienten mit systemischen allergischen Reaktionen wurde festgestellt, dass der Gehalt an β-Trypsin signifikant erhöht war.

Tryptase und Mastocytose

Mastocytose wird hauptsächlich durch eine Knochenmarkbiopsie diagnostiziert, um abnormal proliferierende spindelförmige MC zu finden. Das Experiment ergab, dass es hauptsächlich mit der Menge an α-Trypsin zusammenhängt. Während α-Trypsin spontan sekretiert wird, wird es nicht durch den Status von MC beeinflusst, kann jedoch die Anzahl der MC widerspiegeln. Klinisch wurde festgestellt, dass die Knochenmarkbiopsie zu 100 % positiv ist, wenn α-Trypsin >75ng/ml beträgt, und es ist empfindlicher als die Biopsie bei 20~75ng/ml. Daher hat α-Trypsin einen guten diagnostischen Wert für Mastocytose.

Klinische Anwendung

Die Serumspiegel liegen normalerweise unter 11,5 ng/mL. Erhöhte Serum-Tryptasewerte treten sowohl bei anaphylaktischen als auch anaphylaktoiden Reaktionen auf, aber ein negativer Test schließt Anaphylaxie nicht aus. Tryptase ist bei Nahrungsmittelallergiereaktionen weniger wahrscheinlich erhöht im Vergleich zu anderen Ursachen von Anaphylaxie. Serum-Tryptasewerte sind auch erhöht und werden als ein Hinweis verwendet, der auf das Vorhandensein von eosinophilen Leukämien aufgrund genetischer Mutationen hinweist, die zur Bildung von FIP1L1-PDGFRA-Fusionsgenen führen, oder auf das Vorhandensein von systemischer Mastocytose.