脲酶

脲酶（Urease，EC 3.5.1.5）是一種含鎳的寡聚酶，它催化的是尿素水解為二氧化碳和氨的反應：

${\displaystyle {\rm {\ CO(NH_{2})_{2}+H_{2}O\rightarrow CO_{2}+2NH_{3}}}}$

幽門螺桿菌脲酶的模型（PDB 1E9Z）。

脲酶存在於細菌、酵母和一些高等植物中。1926年，詹姆斯·巴徹勒·薩姆納得到脲酶的結晶，並用實驗證明脲酶為蛋白質。

性質

• 分子量：480 kDa 或 545 kDa（白刀豆）
• 最適pH：7.4
• 最適溫度：60 °C
• 酶的底物專一性：尿素和羥基脲
• 抑制劑：重金屬離子
• 用於測定尿和血液中的尿素。

病理相關應用

細菌尿素酶/脲酶通常可與肝性腦病/肝昏迷，感染性尿路結石和消化性潰瘍有關^[17]。

感染性尿路結石

感染所致的尿路結石為鳥糞石^[1]（MgNH 4 PO 4 ·6H 2 O）和碳酸磷灰石 [Ca 10（PO 4）6·CO 3 ] 的混合物^[17]。這些多價離子是可溶性的，但在尿素水解過程中當微生物尿素酶產生氨時會變得不溶，因為氨的產生會使周圍環境pH從大約6.5增加到9 ^[17]。這種環境的鹼化可導致結石結晶形成[17]。在人類中，微生物脲酶，如奇異變形桿菌，在感染性尿結石中最為常見^[18]。

肝性腦病/肝昏迷中的尿素酶

研究表明，幽門螺桿菌與肝硬化有關，導致肝性腦病和肝昏迷。幽門螺桿菌是在胃中發現的微生物脲酶。作為脲酶，它們水解尿素以產生氨和碳酸。當細菌定位於胃時，產生的氨被胃內的循環系統容易地吸收。這導致血液中的氨水平升高，並且被稱為高氨血症，根除幽門螺桿菌顯示出氨水平明顯降低^[19]。

消化性潰瘍中的尿素酶

幽門螺桿菌也是消化性潰瘍的原因，表現在55－68％已報告的病例中。這一結果已通過根除此病原體之後，潰瘍出血和潰瘍再次發生減少而證實^[20]。在胃中，pH值增加是尿素水解的結果，後者可抑制氫離子在胃部腺體和胃腔之間的活動。此外，高濃度氨可增加細胞間緊密連接的通透性，並且還可破壞胃粘膜^[17]。

作為診斷測試

主條目：快速尿素酶試驗（英語：Rapid urease test）

許多胃腸道或泌尿道病原體都產生脲酶，使得尿素酶的檢測能夠幫助診斷病原體是否存在。

尿素酶陽性病原體包括：

• 奇異變形桿菌（英語：Proteus mirabilis）和普通變形桿菌（英語：Proteus vulgaris）
• 解脲支原體（英語：Ureaplasma urealyticum），屬於支原體屬。
• 諾卡氏菌
• 棒狀桿菌（英語：Corynebacterium urealyticum）
• 隱球菌屬，一種機會性致病真菌
• 幽門螺桿菌
• 某些腸道菌群包括變形桿菌屬，克雷伯氏菌屬，摩根氏菌屬，普羅威登菌屬（英語：Providencia (bacterium)），以及可能的沙雷氏菌屬。
• 布魯氏菌
• 腐生葡萄球菌（英語：Staphylococcus saprophyticus）
• 金黃色葡萄球菌^[2]

參考

1. Nature Clinical Practice Urology | Figure 1 : Concurrent urinary tract infection and stone disease: pathogenesis, diagnosis and management. www.nature.com. [2017-05-07] （英語）.
2. Zhou C, Bhinderwala F, Lehman MK, Thomas VC, Chaudhari SS, et al. (2019) Urease is an essential component of the acid response network of Staphylococcus aureus and is required for a persistent murine kidney infection. PLOS Pathogens 15(1): e1007538. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007538

引用

[17] Mobley HL, Hausinger RP (March 1989). "Microbial ureases: significance, regulation, and molecular characterization". Microbiological reviews. 53 (1): 85–108. PMC 372718 Freely accessible. PMID 2651866

[18] Rosenstein IJ (1 January 1986). "Urinary Calculi: Microbiological and Crystallographic Studies". Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences. 23 (3): 245–277. doi:10.3109/10408368609165802. PMID 3524996

[19] Agrawal A, Gupta A, Chandra M, Koowar S (17 March 2011). "Role of Helicobacter pylori infection in the pathogenesis of minimal hepatic encephalopathy and effect of its eradication". Indian Journal of Gastroenterology. 30 (1): 29–32. doi:10.1007/s12664-011-0087-7. PMID 21416318

[20] Tang JH, Liu NJ, Cheng HT, Lee CS, Chu YY, Sung KF, Lin CH, Tsou YK, Lien JM, Cheng CL (February 2009). "Endoscopic diagnosis of Helicobacter pylori infection by rapid urease test in bleeding peptic ulcers: a prospective case-control study". Journal of Clinical Gastroenterology. 43 (2): 133–9. doi:10.1097/MCG.0b013e31816466ec. PMID 19230239