碱性磷酸酶

碱性磷酸酶（英语：Alkaline phosphatase， 简称 ALP 或 ALKP， EC 3.1.3.1）是一类在碱性pH值（最适pH约8-10）条件下具有最高活性的非特异性磷酸单酯酶。它广泛存在于从细菌到人类的各种生物体中，催化磷酸单酯的水解，生成无机磷酸盐和相应的醇或酚。在临床上，血清ALP活性测定是评估肝胆系统疾病和骨代谢疾病最常用和最重要的生化指标之一[1][2]。

分类与结构

根据组织来源、生化特性及编码基因的不同，哺乳动物中的ALP主要分为四种同工酶：

1. 组织非特异性碱性磷酸酶（Tissue-nonspecific ALP， TNAP， 由 ALPL 基因编码）：

   • 分布：主要存在于肝脏、骨骼和肾脏，是血清中ALP活性的主要来源（约占80%）。

   • 功能：在骨骼中，TNAP通过水解无机焦磷酸盐（一种强效的钙化抑制剂）并生成无机磷酸盐，为羟基磷灰石结晶的沉积提供适宜的磷酸盐环境，对骨矿化至关重要。

2. 肠道碱性磷酸酶（Intestinal ALP， IAP， 由 ALPI 基因编码）：

   • 分布：主要位于小肠上皮细胞的刷状缘。

   • 功能：参与膳食脂质和核苷酸的消化吸收；更重要的是，它具有解毒和维持肠道屏障的功能，能去磷酸化并灭活细菌脂多糖（内毒素），调节肠道菌群和炎症反应[3]。

3. 胎盘碱性磷酸酶（Placental ALP， PLAP， 由 ALPP 基因编码）：

   • 分布：妊娠中晚期在胎盘合体滋养层细胞高表达。

   • 功能：可能与胎盘的营养物质转运有关；其作为癌胚抗原，在某些恶性肿瘤（如睾丸精原细胞瘤、卵巢癌）中可异常表达。

4. 胚细胞碱性磷酸酶（Germ cell ALP， GCAP， 由 ALPPL2 基因编码）：

   • 分布：在睾丸和卵巢的原始生殖细胞中表达。

   • 功能：与PLAP类似，也是多种生殖细胞肿瘤（如精原细胞瘤、畸胎瘤）的标志物。

催化机制与特性

• 催化反应：R-O-PO₃²⁻ + H₂O → R-OH + HPO₄²⁻

• 金属离子依赖性：ALP是锌金属酶，每个活性中心通常含有两个锌离子（Zn²⁺）和一个镁离子（Mg²⁺），这些离子对维持酶的结构和催化活性至关重要。

• 热稳定性差异：常用于临床鉴别同工酶来源。例如，骨源性TNAP在56°C加热10分钟后活性大部分丧失，而胎盘型PLAP相对耐热。

临床意义：血清ALP测定

血清总ALP活性升高是许多疾病的敏感信号，但缺乏特异性，需结合其他检查鉴别来源。

1. 肝胆疾病（升高最常见的原因）：

   • 胆汁淤积：如胆道结石、肿瘤压迫、原发性胆汁性胆管炎。ALP由肝细胞合成，随胆汁排泄，胆汁流出受阻时反流入血，导致血清ALP显著升高（常>4倍正常上限），且常伴γ-谷氨酰转移酶同步升高。

   • 浸润性肝病：如转移性肝癌、肉芽肿性肝病。

   • 肝炎：通常轻度升高。

2. 骨骼疾病：

   • 成骨细胞活性增强的疾病，如Paget骨病（显著升高）、骨软化症/佝偻病、甲状旁腺功能亢进症、骨折愈合期和骨肿瘤（尤其是成骨性转移，如前列腺癌骨转移）。

3. 其他生理与病理情况：

   • 生理性升高：儿童和青少年因骨骼生长而升高；妊娠晚期因胎盘ALP入血而升高。

   • 恶性肿瘤：某些肿瘤可产生“异位ALP”，如上述的PLAP、GCAP，或一种称为“Regan同工酶”的变异型。

   • 家族性低磷酸酶症：由 ALPL 基因功能丧失性突变引起，导致TNAP活性严重缺乏，是一种罕见的遗传性骨病，表现为骨矿化缺陷、乳牙早失和骨骼畸形[4]。

4. 血清ALP降低：较少见，可见于锌或镁缺乏、重度贫血、甲状腺功能减退及先天性低磷酸酶症。

同工酶检测

为了明确ALP升高的来源，临床常采用以下方法鉴别：

• 电泳法：区分肝型、骨型、肠型等同工酶。

• 热灭活试验或化学抑制试验（如使用左旋咪唑选择性抑制TNAP）。

• 同时检测GGT：GGT在骨骼疾病中不升高，因此ALP升高伴GGT正常多提示骨源性；两者均升高则强烈提示肝胆源性。

其他应用

• 分子生物学工具：细菌ALP（如来自大肠杆菌的小牛肠碱性磷酸酶）被广泛用于DNA重组技术中，去除DNA片段的5‘-磷酸基以防止自连，是载体去磷酸化的关键试剂。

• 酶联免疫吸附测定：常用作报告酶。

参考文献

1. Whyte, M. P. (2010). Physiological role of alkaline phosphatase explored in hypophosphatasia. Annals of the New York Academy of Sciences, *1192*(1), 190-200. （通过低磷酸酶症探讨ALP的生理作用）

2. Sharma, U., Pal, D., & Prasad, R. (2014). Alkaline phosphatase: an overview. Indian Journal of Clinical Biochemistry, *29*(3), 269-278. （碱性磷酸酶概述）

3. Bates, J. M., Akerlund, J., Mittge, E., & Guillemin, K. (2007). Intestinal alkaline phosphatase detoxifies lipopolysaccharide and prevents inflammation in zebrafish in response to the gut microbiota. Cell Host & Microbe, *2*(6), 371-382. （肠道ALP去毒脂多糖并防止炎症的机制研究）

4. Mornet, E. (2008). Hypophosphatasia. Orphanet Journal of Rare Diseases, *3*, 40. （低磷酸酶症的全面综述）

5. Moss, D. W. (1992). Perspectives in alkaline phosphatase research. Clinical Chemistry, *38*(12), 2486-2492. （碱性磷酸酶研究的视角）