有机磷在农业生产过程中应用十分广泛，无论从种类与用量都居于各类农药和杀虫剂榜首。有机磷农药及杀虫剂的大量应用导致中毒事件频发，包括长期接触有机磷农药及杀虫剂的慢性中毒、摄入有机磷污染的食物及水、自杀故意口服等。虽然剧毒、高毒已经被低毒性有机磷替代，但急性有机磷中毒仍威胁人类生命，病死率达10%以上^[1]。因此，深入研究有机磷中毒机制有着重要的意义。

1 对氧磷酶

血清对氧磷酶(PON)因其可降低机体的氧化应激状态和脂质过氧化水平^[2]，同时减轻微循环障碍，进而成为有机磷中毒治疗领域研究的热点。对氧磷酶是由肝脏合成的一类与高密度脂蛋白(HDL)结合的钙离子依赖性芳香酯酶，广泛分布于哺乳动物肝、血液、肾脏、脾脏、脑等组织中，以肝脏和血液中酶活性最高。PON多基因家族有3个成员：PON1、PON2、PON3，尽管家族成员都具有抗氧化活性，但只有PON1能代谢有机磷的毒性代谢衍生物。它可以直接水解毒物，且毒物的代谢产物可以直接从体内代谢出去，因此对氧磷酶的发现极有可能为有机磷中毒的预防和治疗提供一条新的途径。而且PON还有着明确的抗氧化及抗氧自由基损伤的作用。但PON在人群中不同个体间的活性差异达10~40倍之多，PON基因的多态性可能是产生这种差异的主要原因。因此关于PON多态性的研究，对于急诊医学中毒救治方面的应用前景非常广泛。还有研究发现PON对于G类神经毒剂如沙林、梭曼、塔崩等均有较好的水解作用。因此对于PON的研究也具有重要国防和反恐意义。

2 对氧磷酶1作用机制

对氧磷酶1(PON1)作用机制广泛。PON1不仅具有抗氧化作用，同时它还可在有机磷抑制胆碱酯酶之前将有机磷化合物水解；也可水解磷酰化的胆碱酯酶，提高胆碱酯酶的活性；并且与肟类联用，可延缓胆碱酯酶老化，为治疗争取更多时间。目前获取外源性PON1主要有两种方法：一是通过提取血清，运用色谱技术进行纯化；二是通过基因工程方法获取PON1。Wang等^[3]研究发现PON在预防有机磷中毒(敌敌畏)的效果明显优于阿托品和氯解磷定联用，其治疗效果与剂量呈正相关，且不良反应小。同时，笔者研究发现急性有机磷中毒患者血PON1活性与病情严重程度成负相关，考虑可能血PON1参与有机磷水解消耗而减少^[4]；张娟文等^[5]研究发现急性有机磷中毒患者PON活力降低，随病情好转血清中PON活力逐渐升高。因此PON1活性在判断患者的病情程度与预测预后方面有一定参考价值。

3 对氧磷酶基因多态性

但是人类PON的浓度和活性存在着广泛个体及种族差异，其很大程度上影响解毒效果。这种活性的差异主要由PON基因的多态性决定。目前研究比较明确的两个位点，即PON1基因编码区的2个多态性： Gln192/Arg ( Q192R) 和Leu55/Met ( L55M) 。Campo等^[6]经多元回归分析发现，第192位点的基因多态性、第55位点多态性及PON1的浓度在决定PON1活力(水解对硫磷) 中所起的作用分别为46% 、16%及13%。研究显示不同基因型的水解效力有底物依赖性，R型酶水解对氧磷的活性比Q型酶水解速度快6倍^[7]。Q型PON水解二嗪磷氧化物、沙林和梭曼的速率明显高于R型酶^[8]。对于其他底物,如苯乙酸酯、毒死蜱氧化物则水解速率没有差别。有报道显示PON1 55和192之间存在连锁不平衡^[9-10]。PON1 192R和55L的个体比PON1 192Q和55M 显示出更高的对氧磷酶活性^[11]。

4 对氧磷酶活性影响因素

除基因多态性影响外，PON1活性还受到外界环境的影响。PON1与HDL脂蛋白结合，才能保持酶活性的稳定。如高脂血症、糖尿病、代谢综合征等疾病状态下，HDL脂质过氧化导致PON1酶活性降低。对于PON1的解毒研究，需要大量的高活性的PON1。但由于原材料获取的限制，故早期多取材于不同基因亚型的动物混合血清^[12]，因而研究中可能存在不同基因型的混杂偏倚以及潜在的免疫反应。在后期研究中，很多研究者选择原核细胞表达系，通过基因工程技术大量生成单基因亚型的PON1，并通过脂质体对其进行包裹^[13-14]，虽然部分解决了混杂偏倚和免疫反应的问题，但最终很难保证PON1的活性和产量。

5 对氧磷酶提取

虽然有研究成功提取兔血清对氧磷酶，但原材料血清获取十分有限^[15]。而通过基因工程的方法，将PON基因转染给大肠杆菌后进行发酵后可大量生成PON1，但由于大肠杆菌属于原核细胞，相对于真核细胞进行PON蛋白表达缺乏应有的翻译后蛋白质的修饰，因而，目的基因表达出来的蛋白缺乏必要的糖基化、巯基化、磷酸化等，进而影响到蛋白质的三级空间结构，会使蛋白的活性受到影响甚至改变^[16]。王海华等^[17]将PON基因通过真核细胞表达出的蛋白酶进行脱糖基化后处理后，同样证实PON的水解活性大大降低。而且原核细胞发酵后产生的蛋白容易聚合形成包涵体，需要后续的复性措施才能获得活性良好的PON酶。这个过程中不可避免会出现酶蛋白的丢失，进而均影响PON的活性和产量。因此活性和产量成为了限制PON1进一步研究的瓶颈。再次，制备后的不同基因位点多态性的PON1缺乏针对性的底物依赖性研究^[18]，故而不同基因亚型的PON1对于不同底物的解毒效果的研究并不明确。

目前对于真核细胞转染PON基因表达也取得了一定进展，包括杆状病毒-昆虫细胞体系、动物细胞293体系、以及家蚕生物反应器体系^[19-20]表达出的蛋白酶更接近于真实的野生型蛋白酶的活性，而且可以选择性地进行不同基因型的蛋白酶的培养。但是各种真核细胞的培养多局限于贴壁培养，这种工艺仅限于小量生产，无法形成规模化。因此如何大量制备高活性基因表型的对氧磷酶，对于急性有机磷中毒救治将具有重要意义。