甲醛在体内的代谢途径-关于空气污染与健康的成果

甲醛的代谢途径如图7-2所示。机制包括：氧化反应、结合反应和交联物形成。

图7-2　甲醛的生物代谢途径

（HCHO：甲醛；GSH：还原型谷胱甘肽；HCOOH：甲酸；FDH：甲醛脱氢酶；Cys：半胱氨酸。）

（一）氧化反应

甲醛主要是经过氧化反应进行代谢，成为甲酸或甲酸盐。其过程的催化酶为甲醛脱氢酶。与一般的醛脱氢酶不同，它是谷胱甘肽的复合物，特异地氧化甲醛。因此，谷胱甘肽是甲醛氧化反应的协同因子。甲醛与谷胱甘肽反应生成“半乙缩醛S-氢氧甲基谷胱甘肽（hemiacetal S-hydroxymethylglutathione）”，在NAD+和甲醛脱氢酶存在的情况下，反应生成甲酸的硫酯“S-甲酰谷胱甘肽”。此后，谷胱甘肽释放产生甲酸。甲酸在过氧化氢酶的作用下生成二氧化碳（这是甲醛氧化的限速反应），二氧化碳是甲醛代谢的主要产物，经呼气被排出体外。在尿中，甲酸还可以与氨基酸（甲硫氨酸、丝氨酸、半胱氨酸）形成甲酸盐，经尿液排出体外。值得特别指出的是：哺乳动物机体对甲醛的氧化特别“优待”，与机体对其他醛类的氧化方式完全不同：既有完全不同的酶结构，又有极强的甲醛特异性，同时脱氢方式也不同，需要还原性谷胱甘肽（GSH）的辅助。(www.xing528.com)

（二）结合反应

结合反应主要由胞质中的10-甲酰四氢叶酸合成酶与脱氢酶催化进行，产物是甲酸。10-甲酰四氢叶酸合成酶的作用需要S-腺苷甲硫氨酸（s-adenosyl-methionine，SAM）的辅助，因此对细胞内甲硫氨酸的浓度有严格的要求。人类和猴子肝脏内有低水平的10-甲酰四氢叶酸脱氢酶，它对解除甲醛结合反应的中间产物甲醇的毒性十分重要；它可以迅速将甲醇转化为甲酸或甲酸盐。

（三）交联反应

甲醛所致的DNA-蛋白质交联（DNA-protein crosslink，DPC），其共价键位于赖氨酸的氨基与DNA碱基之间，所致的DNA-DNA交联，发生在A、G、C碱基自身或三者之间，但不形成C-C交联。从代谢生理的角度上看，DNA-CH2-DNA，DNA-CH2-蛋白质，蛋白质-CH2-蛋白质交联是甲醛正常代谢的一种方式，因此，正常的细胞中存在微量的生物大分子的交联产物。交联态的甲醛可以通过水解的方式释放出来，但是直到现在还不知道过程中是否有DPC特异性水解酶的参与。DPC过度增加是一种病理现象，是DNA分子的一种严重遗传损伤，不容易修复，也是甲醛遗传毒性的核心问题。DNA和蛋白质受到外来理化因素的直接和间接的作用，则可诱导出超量的交联产物。细胞内甲醛的交联反应可能会影响转录因子的功能，以及特定基因（例如细胞集落刺激因子）的转录水平。