BC贷陰道炎多項聯檢卡多了一個新指標--氧化酶。這是一個簡單而又不簡單的名字，說它普通，確實言簡意賅，三個字就定調了大體功能。不普通，是這個名字起的又太過於泛泛，相比前面的乙酰氨基葡萄糖苷酶、唾液酸苷酶等讓人一看就知道具體是幹嘛的。而氧化酶···具體是氧化什麼？所以本期的內容，我們主要討論3個問題：這個氧化酶是什麼？氧化酶是幹嘛的？氧化酶檢測淋球菌是什麼原理？

氧化酶是什麼？

目前國際生物化學與分子生物學聯合會確定了酶的分類原則，將所有酶按照催化的反應類型統一分成七大類，即：氧化-還原酶(EC1)、移換酶(EC2)、水解酶(EC3)、裂合酶(EC4)、異構酶(EC5) 、連接酶(EC6)以及2018年新加入的轉位酶（EC7）。在每一個大類中，還有具體的小類，就比如我們前面介紹的乙酰氨基葡萄糖苷酶，按照分類屬於水解酶下面糖基化酶下面的糖苷酶的下面，編號為EC3.2.1.52（詳見：微生態戰爭中的血與火——那無處安放的乙酰氨基葡萄糖苷酶）。那麼問題來了，氧化酶這個名字，我們初步知道它在第一大類的氧化酶下面，剩下的···就另想辦法了。

圖：BRENDA EnzymeDatabase 酶的EC編號分類

所以我們從微生物的角度再來看一下會發現，這傢伙在微生物鑑定領域還真是一位重要角色，根據細菌的代謝情況，大體上可以分為氧化酶陰性細菌和氧化酶陽性細菌。類似的還有觸酶即過氧化氫酶（詳見：你有“核武”，我有“過氧化氫”——詳解陰道乳桿菌的終極殺招）、凝固酶等等。而氧化酶全稱為細胞色素氧化酶或細胞色素C氧化酶（ cytochromecoxidase，CcO），就像西遊記中銀角大王抱着葫蘆說的那句話“我叫你名字你敢答應嗎？”所以按照酶的命名習慣，知道了全名也就知道了它大概是幹嘛的，也就沒啥神秘感了。

接下來問題就來到了這個細胞色素C，如果對它不熟悉沒關係，因為大家一定熟悉它的一個近親--血紅蛋白。眾所周知，血紅蛋白是動物體內氧氣的運輸工，通過自身的氧化還原反應調整自身的構象可以與分子氧可逆的結合，達到搬運分子氧的功能。作為血紅蛋白的同族，細胞色素C功能也相似，只不過有點小小的區別。

與血紅蛋白的結構類似，那麼細胞色素C也能被氧化和還原。通常由於其在進化上比較保守，因此分佈較血紅蛋白更為廣泛，除了人等有血液的脊索動物，幾乎動物、微生物等涉及到有氧呼吸的理論上都會有細胞色素C。這裏我們就不得不提到一個重要的概念--呼吸鏈。對於學過生物化學的朋友應該不會陌生，其實就是電子傳遞鏈，主要是為糖類最終有氧代謝時將氫和電子傳遞給分子氧生成水（如下圖）。從呼吸鏈的示意圖可以看到，細胞色素C是呼吸鏈的最後一環，也就是電子通過輔酶Q系統傳遞給細胞色素C，再由它傳遞給分子氧。與血紅蛋白類似，得到電子的細胞色素C呈還原態，然後又把電子送給分子氧再回到氧化態。那麼催化細胞色素C從輔酶Q那得到電子的被稱為細胞色素C還原酶，而催化還原態的細胞色素C將電子傳遞給分子氧的就是細胞色素C氧化酶，即我們今天要說的氧化酶（CcO）。

圖：呼吸鏈示意圖

細胞色素與氧化酶

細胞色素是一類以鐵卟啉（或血紅素）作為輔基的電子傳遞蛋白，廣泛參與動、植物，酵母以及好氧菌、厭氧光合菌等的氧化還原反應。前面我們也已經知道，細胞色素的主要功能就是通過其血紅素輔基中鐵原子的還原態(Fe2+)和氧化態（Fe3+）之間的可逆變化作為電子載體傳遞電子。細胞色素可按其吸收的光的波長分為3類，已鑑定出至少30種不同的細胞色素，分別為細胞色素a、b、c。

細胞色素C的結構圖：A.細胞色素c的化學結構; B.單細胞色素C三維結構; C.多細胞色素c聚合體

前面我們知道CcO才是真正呼吸鏈的最後一環，而本質上細胞色素C氧化酶與還原酶一樣，也都是細胞色素，就像氧化酶實際上是細胞色素a和細胞色素a3結合成的大分子寡聚體，而兩種細胞色素通常不單獨發揮作用，因此氧化酶又被叫做細胞色素aa3，還原酶則複雜一些，包含4個細胞色素b（b562、b566各兩個）、2個細胞色素c1和一個鐵硫蛋白，所以在細胞色素C這裏的電子傳遞應該是這樣的：b→c1→c→aa₃→O₂。

而且大家所知道的如一氧化碳中毒、氰化物中毒等都是因為兩者阻斷了c–Cyts結合使其不能再將電子傳遞給氧化酶導致呼吸鏈中斷，最終造成機體的缺氧死亡，而應對這些中毒時常會為中毒者補充大量的c–Cyts也是為了試圖填補呼吸鏈的中斷。我們說回到CcO，從呼吸鏈的示意圖我們可以看到，所謂的氧化就是將得到了氫原子的電子呈還原態的c–Cyts再脫掉電子變回為氧化態，進而完成氫原子的電子傳遞和水的生成。所以，作為呼吸鏈的最末端的酶，它們常出現在真核細胞的線粒體膜上，而原核細胞則由於沒有這高端設備，所以基本上都在細胞膜表面上，因此對氧的利用較真核細胞低的多。

圖：細胞色素氧化酶的三維結構分子結構
 

細菌中的氧化酶

在前面我們知道氧化酶是細菌鑑定中的一個重要的酶，其主要用來進行非發酵細菌的鑑定。那非發酵細菌又是什麼？要說明這個問題，我們還是要來建立一個框架，即簡單的來說細菌代謝葡萄糖的途徑大體上可以分為三類，氧化（呼吸）、發酵和不代謝。在分解葡萄糖的過程中，必須有分子氧參加的，稱為氧化型，氧化型細菌在無氧環境中不能分解葡萄糖；細菌在分解葡萄糖的過程中，可以進行無氧降解的，稱為發酵型，發酵型細菌無論在有氧或無氧的環境中都能分解葡萄糖；不分解葡萄糖的細菌稱為產鹼型；這就是細菌鑑定中常用的鑑定方法之一即氧化-發酵實驗（O/F實驗）。所以理論上，基本上氧化酶主要存在於氧化型細菌即非發酵細菌之中。

圖：革蘭氏陰性桿菌O/F實驗結果（左、中），葡萄球菌與微球菌O/F實驗結果（右））

那麼非發酵細菌一定都是氧化酶陽性嗎？在微生物界，有句名言，萬事無絕對（或許放之大多數領域都行得通）。比如非發酵細菌中的不動桿菌屬就是氧化酶陰性，而以發酵代謝為主巴斯德菌屬反而氧化酶陽性。所以，這與干化學檢測與形態學檢測的狀況相似，即很難通過單一的酶反應確定某一種甚至某一類細菌，因此仍需要系統的生化檢測方法或者輔助形態學進行鑑定，就像從微生物鑑定的大原則上，通常氧化酶主要用於革蘭氏情況相同且菌體形態相同的細菌間的區分，比如在革蘭氏陰性桿菌中用來區分腸桿菌（陰性）和非發酵桿菌（主要是假單胞菌）；在革蘭氏陰性球菌中用來區分奈瑟菌屬、莫拉菌屬（陽性）及不動桿菌屬（陰性）；在革蘭氏陽性球菌中用來區分葡萄球菌（陰性）與微球菌（陽性）等。

圖：鮑曼不動桿菌痰塗片（左）、淋病奈瑟氏菌尿道分泌物塗片（中）與莫拉氏菌的痰塗片（右）

氧化酶應用於陰道分泌物檢測

目前氧化酶陽性的細菌還是比較多的，除了我們前面提到的，還有像耶爾森菌屬、放線桿菌屬、根瘤菌屬等以及部分的布魯菌屬、弗朗西斯菌屬、弧菌屬等。而對於陰道分泌物樣本的氧化酶檢測，目前主要有兩種解釋：一是作為需氧性陰道炎的輔助檢測，二是作為淋病奈瑟氏菌的檢測。從原理上來看，後者似乎比前者靠譜的多，因為奈瑟氏菌屬中的各種都是氧化酶陽性的。而需氧性陰道炎的主要病原體，葡萄球菌、埃希氏菌、鏈球菌等基本上都是氧化酶陰性。不過話說回來，從原理上來講，淋球菌也算是需氧菌，但是其更多的是引發宮頸炎而很少引起陰道炎。因此用氧化酶去檢測需氧性陰道炎，可以說壓根就沒啥譜。那麼再回到實際上，微生物的鑑定試驗都是以細菌的純培養物進行檢測，而放到實際樣本中，陰道菌群又是相對複雜的，各種微生物間相互作用，再加上樣本的其它影響，也會造成各菌體間代謝產物表達的不一致。比如在加入了血紅素和氧氣後，部分原本氧化酶陰性的乳球菌也會變為氧化酶陽性。因此，氧化酶在陰道分泌物檢測的實用性還需要更多的數據來驗證。

圖：陰道炎聯合檢測卡中的氧化酶

從總體上來講，干化學酶檢測操作方便，結果客觀且成本較低，不失為一種適合於陰道分泌物的檢測方法，然而受限於陰道菌群複雜的機制，其特異性總是那麼不太樂觀，所以多數淪為了形態學的陪襯。但是從微生物的角度來講，形態學加干化學酶的組合又真的具有了更為深刻的意義。所以有時候，與其等待那可望不可及的天造與地設，不如多看一眼那一直陪着我們的相濡以沫，在歲月的見證里，也有一種歸宿，叫情投意合。