アミノ基転移の生物学的意義；トランスアミナーゼ活性の測定

🧠 アミノ基転移transamination アミノ基転移（transamination）transamination（アミノ基転移） は「多数のアミノ酸のアミノ基 amino group アミノ基（amino group） amino group（アミノ基） をグルタミン酸1か所に集約する漏斗 infundibulum漏斗（infundibulum） infundibulum（漏斗）」として読む。 補酵素coenzyme 補酵素（coenzyme）coenzyme（補酵素） ピリドキサールリン酸 pyridoxal phosphate ピリドキサールリン酸（pyridoxal phosphate） pyridoxal phosphate（ピリドキサールリン酸） （ビタミンB6由来）がシッフ塩基を介してアミノ基 amino group アミノ基（amino group） amino group（アミノ基） を運ぶ。血清ASTAST（aspartate aminotransferase）・ALTALT（alanine aminotransferase）は主に肝細胞障害 hepatocellular injury 肝細胞障害（hepatocellular injury） hepatocellular injury（肝細胞障害） の評価に用いられ、急性心筋梗塞Acute myocardial infarction / AMI 急性心筋梗塞（Acute myocardial infarction / AMI）Acute myocardial infarction / AMI（急性心筋梗塞） の診断では心筋トロポニン cardiac troponin 心筋トロポニン（cardiac troponin） cardiac troponin（心筋トロポニン） が標準である。¹

アミノ基転移反応の意義

アミノ基転移酵素transaminase/aminotransferaseアミノ基転移酵素（transaminase/aminotransferase）transaminase/aminotransferase（アミノ基転移酵素）は、あるアミノ酸のα-アミノ基 amino group アミノ基（amino group） amino group（アミノ基） をα-ケト酸（多くはα-ケトグルタル酸 alpha-ketoglutarateα-ケトグルタル酸（alpha-ketoglutarate） alpha-ketoglutarate（α-ケトグルタル酸））に転移する可逆反応を触媒する。

flowchart TD
  AA["アミノ酸"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='transaminase/aminotransferase'>アミノ基転移酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>（ビタミンB6）<br>可逆"| KA["対応するα-ケト酸<br>（そのアミノ酸の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='carbon skeleton'>炭素骨格</span>）"]
  AKG["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha-ketoglutarate'>α-ケトグルタル酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='transaminase/aminotransferase'>アミノ基転移酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='amino group'>アミノ基</span>を受け取る"| GLU["グルタミン酸"]

• 多くのアミノ酸（Asp, Ala, Ile, Leu, Val, Tyrなど、およびAsn・Gln・Arg・Lys・Met・Cysの分解中間体）が、この反応でアミノ基amino group アミノ基（amino group）amino group（アミノ基） をα-ケトグルタル酸 alpha-ketoglutarate α-ケトグルタル酸（alpha-ketoglutarate） alpha-ketoglutarate（α-ケトグルタル酸） に集約し、グルタミン酸を生成する。
• 対応するα-ケト酸（オキサロ酢酸oxaloacetateオキサロ酢酸（oxaloacetate）oxaloacetate（オキサロ酢酸）、ピルビン酸など）がそのアミノ酸の炭素骨格 carbon skeleton 炭素骨格（carbon skeleton） carbon skeleton（炭素骨格） の行き先になる。

💡 「アミノ基転移transamination アミノ基転移（transamination）transamination（アミノ基転移） ＝漏斗 infundibulum漏斗（infundibulum） infundibulum（漏斗）」がすべてのアミノ酸異化 amino acid catabolism アミノ酸異化（amino acid catabolism） amino acid catabolism（アミノ酸異化） の入口。 多数のアミノ酸由来の窒素がグルタミン酸1分子種に集約されることで、その後の処理（酸化的脱アミノ化oxidative deamination酸化的脱アミノ化（oxidative deamination）oxidative deamination（酸化的脱アミノ化）・尿素回路urea cycle 尿素回路（urea cycle）urea cycle（尿素回路） への受け渡し、尿素回路urea cycle尿素回路（urea cycle）urea cycle（尿素回路））を一本化できる。

反応機構：ピリドキサールリン酸とシッフ塩基

補酵素coenzyme 補酵素（coenzyme）coenzyme（補酵素） はピリドキサール-5’-リン酸（ビタミンB6由来）。基質アミノ酸のアミノ基 amino group アミノ基（amino group） amino group（アミノ基） とピリドキサールリン酸 pyridoxal phosphate ピリドキサールリン酸（pyridoxal phosphate） pyridoxal phosphate（ピリドキサールリン酸） のアルデヒド基 aldehyde group アルデヒド基（aldehyde group） aldehyde group（アルデヒド基） がシッフ塩基を形成し、アミノ基amino group アミノ基（amino group）amino group（アミノ基） を酵素側へ一時的に受け渡す。反応は2つの半反応に分かれ、補酵素coenzyme 補酵素（coenzyme）coenzyme（補酵素） はピリドキサールリン酸 pyridoxal phosphate ピリドキサールリン酸（pyridoxal phosphate） pyridoxal phosphate（ピリドキサールリン酸） とピリドキサミンリン酸 pyridoxamine phosphate (PMP) ピリドキサミンリン酸（pyridoxamine phosphate (PMP)） pyridoxamine phosphate (PMP)（ピリドキサミンリン酸） の間を往復する（ピンポン機構ping-pong mechanismピンポン機構（ping-pong mechanism）ping-pong mechanism（ピンポン機構））。

flowchart TD
  AA["アミノ酸"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='transaminase/aminotransferase'>アミノ基転移酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='coenzyme'>補酵素</span>：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span> → <span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxamine phosphate (PMP)'>ピリドキサミンリン酸</span><br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='amino group'>アミノ基</span>を<span class='jp-term jp-term-diagram' title='coenzyme'>補酵素</span>が預かる）"| KA["α-ケト酸"]
  AKG["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha-ketoglutarate'>α-ケトグルタル酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='transaminase/aminotransferase'>アミノ基転移酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='coenzyme'>補酵素</span>：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxamine phosphate (PMP)'>ピリドキサミンリン酸</span> → <span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span><br>（預かった<span class='jp-term jp-term-diagram' title='amino group'>アミノ基</span>を渡す）"| GLU["グルタミン酸"]

診断で最重要な2つのトランスアミナーゼ

• ALTには細胞質型とミトコンドリア関連型のアイソザイム isoenzyme アイソザイム（isoenzyme） isoenzyme（アイソザイム） があり、細胞内局在は一様ではない。

測定原理：共役酵素反応でNADH消費を追う

いずれも生成したケト酸を次の脱水素酵素反応（指示反応）に共役させ、NADHの消費（340 nmの吸光度 absorbance 吸光度（absorbance） absorbance（吸光度） 低下）として測定する。AST・ALT自体の反応では吸光度 absorbance 吸光度（absorbance） absorbance（吸光度） が変わらないので、生成物を別の酵素で即座に使い切らせ、その酵素が消費するNADHを数える。

AST測定

flowchart TD
  ASP["L-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='aspartate'>アスパラギン酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='aspartate aminotransferase'>AST</span>（測定対象）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>"| OAA["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='oxaloacetate'>オキサロ酢酸</span>"]
  AKG1["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha-ketoglutarate'>α-ケトグルタル酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='aspartate aminotransferase'>AST</span>（測定対象）"| GLU1["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='L-glutamine'>L-グルタミン</span>酸"]
  OAA -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='malate dehydrogenase (MDH)'>リンゴ酸脱水素酵素</span>（指示酵素）<br>NADH → NAD⁺<br>340 nmの<span class='jp-term jp-term-diagram' title='absorbance'>吸光度</span>が低下"| MAL["L-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='malate'>リンゴ酸</span>"]

ALT測定

flowchart TD
  ALA["L-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alanine'>アラニン</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alanine aminotransferase'>ALT</span>（測定対象）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>"| PYR["ピルビン酸"]
  AKG2["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha-ketoglutarate'>α-ケトグルタル酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alanine aminotransferase'>ALT</span>（測定対象）"| GLU2["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='L-glutamine'>L-グルタミン</span>酸"]
  PYR -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lactate dehydrogenase, LDH'>乳酸脱水素酵素</span>（指示酵素）<br>NADH → NAD⁺<br>340 nmの<span class='jp-term jp-term-diagram' title='absorbance'>吸光度</span>が低下"| LAC["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='L-lactate'>L-乳酸</span>"]

• 酵素単位（U）＝1分間に1 µmolの基質をアミノ基転移 transamination アミノ基転移（transamination） transamination（アミノ基転移） する酵素量として定義。
• 吸光度absorbance 吸光度（absorbance）absorbance（吸光度） 変化ΔA/minから、NADHのモル吸光係数 molar absorption coefficient モル吸光係数（molar absorption coefficient） molar absorption coefficient（モル吸光係数） （340 nm：6.22 cm²/µmol）・光路長optical path length光路長（optical path length）optical path length（光路長）・反応液量・添加血清量を用いて活性（U/L）を算出する。
• ΔA/minが0.150を超える場合は、血清を生理食塩水 saline 生理食塩水（saline） saline（生理食塩水） で5〜10倍希釈し再測定、結果を希釈倍率で補正する（線形性の確保）。

臨床的意義：AST・ALTによる肝細胞障害の評価

正常では血漿トランスアミナーゼ transaminases トランスアミナーゼ（transaminases） transaminases（トランスアミナーゼ） 活性は低い。細胞死の亢進（ウイルス感染・壊死）で可溶性酵素が血中に流出する（検査値Labs 検査値（Labs）Labs（検査値） としての読み方はアミノトランスフェラーゼaminotransferase アミノトランスフェラーゼ（aminotransferase）aminotransferase（アミノトランスフェラーゼ） （AST・ALT））。

⭐ AST/ALT比は肝障害の病型推定に補助的に用いられるが、単独での鑑別には限界がある。 急性心筋梗塞Acute myocardial infarction / AMI 急性心筋梗塞（Acute myocardial infarction / AMI）Acute myocardial infarction / AMI（急性心筋梗塞） の診断には心筋トロポニンcardiac troponin心筋トロポニン（cardiac troponin）cardiac troponin（心筋トロポニン）を用いる。¹

AST上昇の原因

心筋梗塞、急性リウマチ性心炎acute rheumatic carditis急性リウマチ性心炎（acute rheumatic carditis）acute rheumatic carditis（急性リウマチ性心炎）、心臓手術後10日以内、心カテーテル治療 structural intervention カテーテル治療（structural intervention） structural intervention（カテーテル治療） 後、心マッサージ後、急性膵炎acute pancreatitis急性膵炎（acute pancreatitis）acute pancreatitis（急性膵炎）の最初の48時間、急性肝細胞破壊。

⚠️ ASTは肝以外からも出る。 骨格筋・赤血球にも多いので、筋障害（激しい運動・横紋筋融解rhabdomyolysis横紋筋融解（rhabdomyolysis）rhabdomyolysis（横紋筋融解））や溶血でも上がる。ALTに比べてASTだけが高いときは、肝以外の由来を考える。

ALT上昇の原因

急性肝炎Acute Hepatitis 急性肝炎（Acute Hepatitis）Acute Hepatitis（急性肝炎） （ウイルス性肝炎viral hepatitisウイルス性肝炎（viral hepatitis）viral hepatitis（ウイルス性肝炎）など）、肝硬変、伝染性単核球症infectious mononucleosis伝染性単核球症（infectious mononucleosis）infectious mononucleosis（伝染性単核球症）。

基準値

基準範囲reference range 基準範囲（reference range）reference range（基準範囲） は測定法・年齢・施設で異なるため、実際の解釈では各検査室の基準範囲 reference range 基準範囲（reference range） reference range（基準範囲） を優先する。² ALTの上限59/41 U/L はIFCC標準法による多施設研究 multicenter study 多施設研究（multicenter study） multicenter study（多施設研究） の値だが²、肝疾患の危険因子（肥満・脂質異常・高血糖など）をもたない健常者に絞って求め直すと、上限は男性42・女性30 U/L と約30%低くなるという報告がある（イタリアの18〜65歳の献血者 blood donor 献血者（blood donor） blood donor（献血者） 約2.1万人の横断研究 cross-sectional study横断研究（cross-sectional study） cross-sectional study（横断研究））。³ 基準範囲reference range 基準範囲（reference range）reference range（基準範囲） の「上限以内」が肝臓が健常であることを保証するわけではない。

まとめ

• アミノ基転移transamination アミノ基転移（transamination）transamination（アミノ基転移） はピリドキサールリン酸 pyridoxal phosphate ピリドキサールリン酸（pyridoxal phosphate） pyridoxal phosphate（ピリドキサールリン酸） （ビタミンB6由来、シッフ塩基・ピンポン機構ping-pong mechanismピンポン機構（ping-pong mechanism）ping-pong mechanism（ピンポン機構））を補酵素 coenzyme 補酵素（coenzyme） coenzyme（補酵素） とし、多くのアミノ酸のアミノ基 amino group アミノ基（amino group） amino group（アミノ基） をグルタミン酸に集約する。
• AST（アスパラギン酸aspartate アスパラギン酸（aspartate）aspartate（アスパラギン酸） ⇄オキサロ酢酸 oxaloacetateオキサロ酢酸（oxaloacetate） oxaloacetate（オキサロ酢酸））・ALT（アラニンalanine アラニン（alanine）alanine（アラニン） ⇄ピルビン酸）が診断で最重要。ALTは肝特異性が高く、ASTは筋・赤血球からも出る。
• 測定はリンゴ酸脱水素酵素 malate dehydrogenase (MDH) リンゴ酸脱水素酵素（malate dehydrogenase (MDH)） malate dehydrogenase (MDH)（リンゴ酸脱水素酵素） （AST）・乳酸脱水素酵素lactate dehydrogenase, LDH 乳酸脱水素酵素（lactate dehydrogenase, LDH）lactate dehydrogenase, LDH（乳酸脱水素酵素） （ALT）との共役反応でNADH消費を340 nmで追う。
• AST/ALT比は肝障害の病型推定に用いる補助所見であり、急性心筋梗塞Acute myocardial infarction / AMI 急性心筋梗塞（Acute myocardial infarction / AMI）Acute myocardial infarction / AMI（急性心筋梗塞） の診断には心筋トロポニン cardiac troponin 心筋トロポニン（cardiac troponin） cardiac troponin（心筋トロポニン） を用いる。