几种具有神经调节作用的“非密码”氨基酸

2012-08-15楼秀余

中国生化药物杂志 2012年2期

关键词：牛磺酸氨酸胆碱

楼秀余

(上海舒泽生物科技研究所，上海 201400)

几种具有神经调节作用的“非密码”氨基酸

楼秀余

(上海舒泽生物科技研究所，上海 201400)

“非密码”氨基酸作为含氮物质的前身，除了组成细菌细胞壁的成分、储能、充当神经递质和形成跨膜离子通道等基本功能外，近年来人们对“非密码”氨基酸在抗癌、抗菌、抗坏血病等方面的药物作用研究也取得了不少的进展，本文着重介绍“非密码”氨基酸在神经调节中的作用。

非密码氨基酸;牛磺酸;茶氨酸;2-氨基乙醇;γ-氨基丁酸

蛋白质是由20种基本氨基酸彼此以肽键相连而成的生物高分子。机体生物合成的蛋白质分子中的氨基酸种类和排列顺序，是由信息核糖核酸分子中核苷酸种类和连接顺序来决定的。信息核糖核酸分子中每三个相邻的核苷酸构成一种“密码”，它决定蛋白质多肽链中氨基酸种类，20种氨基酸有它们专一对应的“密码”。除有对应密码的20种基氨酸外，有人把羟脯氨酸、同型半胱氨酸、含碘酪氨酸等也列入密码氨基酸的范畴，的确在某些蛋白质分子中曾找到了这些氨基酸，但是从蛋白质生物合成的角度来考虑，它们是没有相对应的密码的。最近陆续发现很多蛋白质分子中有许多无对应密码的氨基酸，或氨基酸排列顺序与密码顺序有不对应的现象，这些氨基酸称之为“非密码”氨基酸。生物界目前已发现的“非密码”氨基酸在700种以上，它们大多是由对应密码氨基酸修饰而来的产物。若20种密码氨基酸称之为基本氨基酸，则“非密码”氨基酸其实主要是生物界基本氨基酸的次生代谢产物。从“非密码”氨基酸的形成过程中也可以得出“非密码”氨基酸是由基本氨基酸经生物化学修饰而成的［1］。“非密码”氨基酸大多数以小肽类或游离状态在生物体的各种细胞或组织中存在，因此“非密码”氨基酸习惯上又称非蛋白氨基酸。

1 牛磺酸是首先打开应用大门的“非密码”氨基酸

牛磺酸(Taurine)又称2-氨基乙磺酸，最早由牛黄中分离出来，故得名。牛磺酸是在动物体内由半胱氨酸在氧化条件下，氧化成半胱氨酸亚磺酸后，再经由半胱亚磺酸脱羧酶(CSAD)脱羧成亚牛磺酸，进一步氧化成牛磺酸。

牛磺酸为婴幼儿和动物早期大脑以及视力发育所必需，在大脑发育和视神经方面起着重要作用。它对婴幼儿的生长发育、老年的保健，是不可缺少的氨基酸，已作为一种强化剂被用于老年人、婴幼儿、病人等人群。牛磺酸对人类的脑神经细胞出现增殖、分化现象以及存活的整个过程都具有比较明显的促进作用，而且其抗氧化效果非常理想，可以使脑细胞的退化速度减慢、脑细胞的活力得到迅速增强［2］。有建议，从事一般的脑力劳动者，最好每天能够补充牛磺酸300～ 500 mg［1］。

牛磺酸使机体的神经传导和视觉机能得到显著提高，据报道，猫的饲料中如果缺少，就会导致其视网膜发生变性，如果长期处于牛磺酸缺乏的状态，就会最终导致失明。猫以及夜行的猫头鹰之所以要将老鼠作为食物，其主要原因是由于老鼠的体内含有丰富的牛磺酸。婴幼儿如果处于牛磺酸缺乏状态，就会出现视网膜功能紊乱现象。长期处于牛磺酸缺乏状态下的静脉营养输液患者，会导致其视网膜的电流图发生不同程度的变化，只有补充剂量相对较大的牛磺酸才能纠正这一现象。牛磺酸对垂体激素的分泌有很好的促进作用，对胰腺有活化功能，从而达到维护机体神经系统和内分泌系统正常的目的［3］。

牛磺酸使记忆功能得到显著改善，研究表明，牛磺酸对大白鼠的学习与记忆能力有十分理想的促进作用［4］。补充适量的牛磺酸不仅可以使其学习和记忆的速度得到显著提高，还可以使学习和记忆的准确性得到提高，并且对神经系统的衰老现象有一定的降速作用。在欧美的一些发达国家，以加入牛磺酸、脑磷脂等为基础原料成份，使其功效有了一个新的突破进展，能使从事脑力劳动者的学习工作长时间保持在一种最佳的状态上，使大脑的潜能得到充分激发，对智力的超常发展有一定的促进作用，可以使记忆显著提高。

最近研究表明，牛磺酸能抑制高糖诱导的大鼠血管内皮细胞应激，减少细胞凋亡，对糖尿病并发血管疾病有重要临床意义［5-6］。

2 茶氨酸是21世纪的健康食品

茶氨酸(L-Theanine)又名谷氨酰乙胺，也是自然界中的“非密码”氨基酸，是茶树茶叶中特有的一种氨基酸成分，是绿茶的风味和功能因子物质。茶氨酸是茶叶中含量最高的一种氨基酸类物质，约占游离氨基酸总量的50%以上，占茶叶干重的1%～2%。日本人常用遮荫的方法来提高茶叶中茶氨酸的含量，以增进茶叶的鲜爽味。茶氨酸具有十分理想的放松精神和安神的作用，可使学习和记忆的能力得到显著提高，另外还具有抗衰老，抗感染，防癌，防痴呆作用［1］。

茶氨酸对脑中枢的多巴胺的释放具有十分明显的促进作用，可以使人体脑内多巴胺生理活性得到显著提高。茶氨酸影响脑中多巴胺等神经传达物质的代谢和释放，由这些神经传达物质控制的脑部的疾病也有可能因此得到调节或预防。

茶氨酸能抑制短暂脑缺血引起的神经细胞死亡，对神经细胞有保护作用。神经细胞的死亡与兴奋型神经传达物质谷氨酸有密切联系。在谷氨酸过多的情况下会出现细胞死亡，这通常是老年痴呆等症的病因。茶氨酸与谷氨酸结构相近，会竞争结合部位，从而抑制神经细胞死亡。茶氨酸有可能用于对谷氨酸引起的脑障碍，如脑栓死、脑出血等脑中风，以及脑手术或脑损伤时出现的虚血和老年痴呆等疾病的治疗及预防［7］。

中国科学院生物物理研究所“脑与认知国家重点实验室”，继发现了抑制烟草和尼古丁成瘾的新物质茶氨酸通过调节尼古丁受体和多巴胺释放而实现祛烟瘾作用之后，最近又发现，其对烟雾中的重金属，包括砷、镉和铅等具有显著的清除作用。

茶氨酸通过抑制肿瘤血管生成、抑制肿瘤生长、促进肿瘤细胞凋亡，从而抑制鼻咽癌细胞CNE2的增殖［8］。另外茶氨酸对脑缺血再灌注损伤有保护作用［9］。

3 新的生物神经调节因子——2-氨基乙醇

2-氨基乙醇(Monoethanolamine，2-Aminoethanol)，别名乙醇胺或2-羟基乙胺，在动物体内作为含氮物质的前身，易被氧化成氨基乙酸(甘氨酸)。2-氨基乙醇可从食物中获得，也可由丝氨酸脱羧生成。一直以来，由于人们都把2-氨基乙醇作为一种重要的有机化工原料，所以到目前为止关于其生化、药理方面的报道甚少。

1998年美国亚特兰大州的凯西博士，在深海鱼虾体内发现大量游离的2-氨基乙醇，他推测2-氨基乙醇可能是低等动物或鱼类、虾等水生动物的神经调节物质。因此，他把2-氨基乙醇混入饲料中，按10 mg/kg体重饲养了40只大白鼠，饲养2个月，他发现饲用了2-氨基乙醇的大白鼠的学习能力和记忆力比对照组的要好。后将含有2-氨基乙醇的饲料再续养了大白鼠2个月，再次进行学习能力测试，发现饲用含有2-氨基乙醇饲料的大白鼠学习能力进一步提高。表明2-氨基乙醇有提高大白鼠记忆力及学习能力的效果［10］。但其作用机理尚未清楚，直到2003年3月凯西博士把该实验结果告诉了笔者，随后笔者对其生化作用机理进行了研究，发现2-氨基乙醇在动物体内代谢大致有以下三大代谢途径［11］:①2-氨基乙醇在生物体内可以转化为磷酯酰乙醇胺(PE)。PE是通过磷酯酰丝氨酸的脱羧作用形成的。在动物体中，它是通过CDP乙醇胺和1，2-甘油二酯的反应生成的。通过磷酯酶A的作用生成溶血PE;②2-氨基乙醇可从食物中获得，也可由丝氨酸脱羧生成2-氨基乙醇，2-氨基乙醇再从三分子S-腺苷蛋氨酸处转移来三个甲基即生成了胆碱。又是乙酰胆碱的前体。乙酰胆碱是胆碱的神经递质，也是内源性神经递质，具有非常重要的神经冲动调节功能;③甘油二酯合成途径，2-氨基乙醇或胆碱先在相应的激酶作用和ATP存在下，生成磷酸胆碱或磷酸乙醇胺，然后还需与CTP作用，分别形成CDP-胆碱和CDP-乙醇胺，后两者再与甘油二酯反应。催化此反应的为磷酸胆碱转移酶和磷酸乙醇胺转移酶，分别形成磷脂酰胆碱及PE。PE也可由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，甲基化后生成磷脂酰胆碱;PE还可直接羧化生成磷脂酰丝氨酸。磷脂酰胆碱及PE主要通过此途径合成。目前由于实验条件所限，对2-氨基乙醇在动物体内大致三大代谢途径作用机理还尚未完全研究清楚，还需对其进行深入的研究。