肌肽药理活性研究新进展

臧 皓,李晓东,李 丽,赵好东,宋 利,张 辉*

(1.长春中医药大学,长春 130117;2.吉林省博大伟业制药有限公司，长春 130117)

1900年俄国科学家Guelwitsh和Amiradzibi首次从李比希牛肉膏中分离得到肌肽。不久后经过系统分析证明这个水溶性二肽是由β-丙氨酸和L-组氨酸组成，它经肌肽合酶合成,经肌肽酶水解。肌肉中的肌肽作为生理缓冲剂和抗氧化剂，能帮助骨骼肌中肌肉的收缩；大脑中的肌肽作为神经递质参与调节许多神经传导；肌肽还能螯合金属离子调节多种生理环境。它被推荐用于阿尔茨海默症、老年性白内障、威尔逊氏病、糖尿病和脑卒中的治疗，由于有膜保护作用其还用于治疗胃溃疡，促进伤口愈合并减轻炎症反应。还发现口服肌肽可以提高人类的运动强度、运动表现和耐力。总之，肌肽是一个功能很强的治疗性食品和饮食补充剂。由于具重要药理活性和在医药上的应用价值，近年来已越来越受到全世界药学研究者的极大关注，其新的活性和作用机制不断被报道。笔者对近5年关于肌肽药理活性的研究进行了综述。

1 肌肽与内质网应激

内质网是真核细胞中蛋白质合成、折叠与分泌的重要细胞器。内质网内环境的稳定是实现其功能的基本条件。多种因素可导致内质网功能的内稳态失衡，形成内质网应激，其对包括神经退行性病变在内的许多人类疾病的发展起到很关键的作用。肌肽有效地抑制内质网应激包括抑制eIF2α和C-jun的磷酸化,GRP78和C/EBP同源蛋白和X-box结合蛋白-1的mRNA剪接的表达。6-羟基多巴胺可引起SH-SY5Y人神经元细胞的内质网应激,肌肽可以有效地抑制细胞的凋亡[1]。

脊椎麻醉与局部麻醉可引起中枢神经系统毒性，并导致术后的神经并发症，这也是源于布比卡因或利多卡因使SH-SY5Y人神经元细胞产生内质网应激和细胞凋亡。肌肽可以有效地防止局部麻醉引起的急性内质网应激和细胞凋亡蛋白酶引起的细胞凋亡[2]。

2 肌肽与阿尔茨海默症

阿尔茨海默症(AD)的常见形式是老年痴呆，它是以脑中出现神经纤维缠绕和淀粉样斑块为特征的一种神经退行性疾病。斑块的重要组成分是2个多肽(长度分别为40个和42个氨基酸),称作β-淀粉样多肽(Aβ40和Aβ42)。最初研究的焦点都集中在淀粉样纤维化上，认为是AD的病因。尽管Aβ单体显示出神经保护作用,但越来越多的新研究显示多肽聚集初期形成的小体积的可溶的Aβ寡聚物是主要的细胞毒性剂。虽然Aβ聚集的形态学和疾病严重性之间的因果关系仍值得讨论,但据可信的证据显示在脑中Aβ从有神经保护作用的可溶性单体转变成各种有毒性的聚集状态在AD的病程中起到关键的作用[3]。因此,许多AD治疗策略的开发就是以设计的分子能有效阻止Aβ自组装成毒性寡聚物作为首要目标,这也得到了广泛的认同。Attanasio等[4]通过实验手段和原子模拟来研究肌肽对Aβ聚集的作用,结果显示肌肽不能改变Aβ42的构型特点却能抑制Aβ的生长，阻断其产生毒性聚集并干扰原纤维的合成。Corona等[5]的研究也显示通过给3xTg-AD鼠补充肌肽可以有效地阻止Aβ在下丘脑神经元内的聚集并纠正与年老相关的线粒体功能失调。这些都显示肌肽有希望开发成为一种治疗AD的有效药物。

3 肌肽与糖尿病

长期慢性的压力状态，在医学上称为慢性应激状态。当应激负荷过强或应激时间过长时，可以导致生理功能紊乱，进而引起精神疾病、心脑血管疾病、消化系统疾病和免疫系统疾病等一系列疾病的发生。慢性应激可以显著地影响大鼠葡萄糖的代谢，表现在使葡萄糖耐受能力的下降，降低肝糖原和肌糖原的浓度，增加血浆中皮质酮的浓度。口服肌肽可以明显地抑制葡萄糖-6-磷酸酶mRNA表达的同时，增加糖原合酶-2、葡萄糖激酶和葡萄糖转运蛋白-2在肝中的表达。因此，肌肽通过调节葡萄糖代谢通路上的酶起到降低血糖的作用[6]。糖尿病的慢性并发症包括心血管疾病、糖尿病肾病、视网膜病变、神经病变、微血管病变及伤口愈合损伤。

众所周知，在糖尿病并发症中氧化应激起到重要作用，脂质过氧化是氧化应激的结果之一，它可以导致红细胞的变形能力下降。一氧化氮水平的下降会引起内皮的功能紊乱进而导致糖尿病性血管综合征。研究发现糖尿病鼠的丙二醛水平升高时红细胞的变形能力和一氧化氮水平均会下降。肌肽可以通过增加红细胞的变形能力来改善微血管循环障碍，减少脂质过氧化来保护细胞和组织不受损伤并增加一氧化氮水平纠正内皮的功能紊乱。因此，肌肽在糖尿病治疗中的应用是为了阻止糖尿病并发症的发生[7]。

糖尿病是一种逐渐紊乱的过程，后期会伴有严重的并发症。正常伤口的愈合是一个复杂的过程，是由多因素共同协作完成的，但总体来说糖尿病患者的伤口愈合是受损害的，因为在伤口愈合的各个过程涉及的分子和细胞都是不完整的失调的，这导致慢性的伤口很难愈合。之前的研究认为肌肽有加速伤口和溃疡愈合的作用，但是作用机制不是很清楚。Ansurudeen等[8]研究了肌肽对db/db小鼠伤口愈合的作用，选用2型糖尿病的小鼠模型,制成6 mm的圆形伤口，每隔1 d对伤口的愈合情况进行分析。结果发现肌肽可以显著加快伤口的愈合，对受伤组织分析显示有关伤口愈合的生长因子和细胞因子的基因表达增加。体外的对人真皮成纤维细胞和微血管的内皮细胞的研究也表明肌肽可以增加高糖环境下细胞的活力。因此肌肽可以用来帮助加速糖尿病患者伤口的愈合。

糖尿病肾病也是糖尿病的严重并发症之一，早期的糖尿病肾病主要的病理特征是肾小球膜细胞增殖速度加快。研究发现肌肽通过在G1期增加细胞数量在S相减少细胞数量,以剂量依赖的方式显著地抑制肾小球膜细胞的增殖和DNA的合成。可以逆转高糖诱导的周期蛋白依赖的激酶抑制剂P21的下调，降低细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)和p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)的磷酸化。综合分析，肌肽通过调节细胞周期进程来抑制肾小球膜细胞的增殖，表明肌肽可以用来预防或治疗早期的糖尿病肾病[9]。

4 金属内稳态失衡

锌是一种在动物组织中大量存在的过渡金属，生物体内含有锌的蛋白包括锌蛋白酶、锌指结构、蛋白激酶和金属硫蛋白等。铜离子是具有氧化还原活性的过渡金属离子，在生物体中能与多种蛋白质侧基的原子配位。过渡金属的内稳态平衡是维持神经元细胞生理功能的必要条件，而大脑中过渡金属离子的内稳态失衡是阿尔茨海默病的主要诱因之一。

研究发现在短暂性脑缺血后锌在神经退行性病变中起到重要作用。缺血后，突触间隙就释放过量的锌和谷氨酸，这是引起脑神经元的凋亡并最终导致缺血性血管性痴呆的发病机制。肌肽是很强的金属离子螯合剂，可以有效地清除过多的锌，防止短暂性脑缺血后产生的神经元凋亡[10]。

因为铜的污染，人类被迫地暴露在铜过量的环境下。过量的铜是相当危险的，原因在于它可以参与Fenton反应产生多种自由基。因此，防止铜引起的细胞脂质和蛋白质的损伤就显得尤为重要。铜催化产生大量的自由基，脂质过氧化，蛋白质的交联，最终引起细胞活力的下降。肌肽不仅可以螯合铜离子，还能歧化过氧自由基,清除羟基自由基和中和TBARS的形成，从而保证了细胞的活力和人体的健康[11]。

5 肌肽与肝脏疾病

乙醇引起的肝损伤中氧化应激起了重要作用。无节制地饮用乙醇使血浆中转氨酶活性增强，肝中三酰甘油和脂质过氧化物的水平升高，而谷胱甘肽、维生素E和维生素C的水平下降的同时，谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽转移酶的活性降低。通过肌肽前处理后明显抑制血浆谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性和肝中脂质过氧化[12]。镉是一种毒性很强的金属，注射氯化镉可以引起急性肝损伤。肌肽的应用可以抑制镉引起的转氨酶升高，脂质过氧化,同时还能提高肝中镉降低的抗氧化防御能力(包括谷胱甘肽的水平和过氧化氢酶及超氧化物歧化酶的活性)。也降低了肝中一氧化氮和锌离子浓度,提高了肝中镉离子浓度，过氧化物酶和半胱天冬酶3的活性也随之降低[13]。醋氨酚引起的急性肝损伤增加了肝中IL-6、IL-10、TNF-α，MCP-1的水平。肌肽的作用是影响GPX，TNF-α，MCP-1的mRNA表达，在翻译时发挥作用最终达到保护肝脏的效果[14]。因此肌肽可以用来治疗乙醇、镉中毒和醋氨酚引起的肝损伤。肌肽还可以治疗苯妥英钠引起的肝毒性[15]，同时服用苯妥英钠和肌肽，可使怀孕大鼠免受癫痫之苦。

6 肌肽与眼科疾病

严重的眼科疾病是由眼组织遭受持续不断的氧化损伤(如白内障、开角型青光眼、老年性黄斑病变)和威胁视力的糖化过程(糖尿病视网膜病变和随之而来的视力损害),严重的影响公众的健康和生活质量。

青光眼是导致不可逆致盲的主要原因,影响全球7千万人的生活。眼内压的升高是青光眼病发展的主要危险因素，伴随的是青光眼损伤。高眼内压的发生通常是小梁网内房水流出阻力增加的缘故。

氧化应激是开角型青光眼病变过程中的重要因素，小梁网细胞的氧化应激可产生典型的开角型青光眼症状：细胞外基质积聚增加、细胞死亡、细胞骨架排列紊乱，末期的老化和炎症标志物的释放。肌肽作为抗氧化剂可以阻止氧化应激引起的细胞老化和端粒的磨损，降低眼内压的同时逆转氧化应激导致的小梁网细胞的损害[16]。

全球大约有4 500万盲人,其中40%～80%是因为白内障致盲的。一般来说，随着年龄的增长,白内障的发病率逐渐提高。人和哺乳动物晶状体内皮细胞的线粒体是活性氧(ROS)的主要来源，正常情况下,抗氧化酶可以有效地清除ROS。在过氧化剂和抗氧化剂间存在一种平衡。但随着衰老这种平衡被打破，ROS产生过多却不能及时被清除，晶状体细胞很容易受到ROS的攻击，可以从白内障病人的房水样本中检出高浓度的脂质过氧化物。因此，在临床上脂质过氧化物浓度的高低是判断白内障病程的重要指标[17]。

晶状体是眼球的主要屈光结构。由于各种原因造成其部分或全部混浊，引起的视力障碍称为白内障。α-晶状体蛋白是晶状体的主要蛋白，对长期维持晶状体的透明具有重要意义。其在体外温和的变性条件下可以自组装形成纤维性结构。通过变性或者热应激可使α-晶状体蛋白完全失去分子伴侣的功能。研究发现，肌肽可以使α-晶状体产生的淀粉样纤维解聚，在变性的条件下保持晶状体的透明[18]。

7 肌肽与肿瘤

人多形性胶质母细胞瘤是成人最恶性的脑肿瘤，死亡率最高，并且难以治疗。有研究显示肌肽可以抑制其生长，但是主要的分子靶点并不清楚。Asperger等[19]通过蛋白质组学研究肌肽对胶质母细胞瘤的影响。通过二维凝胶电泳和MALDI-TOF质谱仪检测到在肌肽的作用下31种蛋白质的差异表达，最终，肽质量指纹图谱在这些蛋白质中识别出与BAG2和VBP1相关。在肌肽的作用下连接到蛋白质的折叠和低氧诱导因子-1α信号。

Renner等[20]先在细胞水平上使用NIH3T3-HER2/neu大鼠研究肌肽对胶质母细胞瘤的影响，发现尽管肌肽不能完全地阻止肿瘤的生长，但是在电镜下检查发现与未处理的大鼠相比，肌肽处理组肿瘤的有丝分裂显著地降低，证明肌肽可以影响体内肿瘤的增殖。随后又在分子水平上研究发现肌肽能抑制胶质母细胞瘤的原因是肌肽可能影响能量的代谢[21]。实验结果显示肌肽是细胞内能量代谢的抑制剂，主要抑制无氧糖酵解产生ATP,而胶质母细胞瘤的主要能量来源就是由糖酵解提供。同时肌肽还是天然存在的物质，耐受性好。

8 肌肽与肌肽酶

肌肽是非常重要的内源性二肽，但其很容易被血液中高活性的肌肽酶水解而失去药理活性。人类肌肽酶有2种，一种是组织肌肽酶，另一种是血清肌肽酶。组织肌肽酶以二聚体的形式存在于机体组织中，可以水解肌肽和蛇肌肽；血清肌肽酶是存在于血液中的一种糖蛋白，可以迅速水解血液中游离的肌肽、蛇肌肽和高肌肽。血清肌肽酶直到婴儿末期才可以在血液中检出，之后逐年上升直至15岁达到成人水平，它的活性个体差异很大[22]，但有一点清楚的是随着年龄增长，肌肽酶的活性升高。研究显示肌肽酶活性越高患糖尿病肾病的风险就越大[23]。因此，较低的血清肌肽酶活性对降低糖尿病并发症是有益的。

血清肌肽酶是肌肽发挥药理作用的障碍，通过一些方法可以克服这个障碍。1)对肌肽进行结构修饰来抑制血清肌肽酶的水解，如N-乙酰肌肽,它是肌肽的乙酰化修饰的产物，它不但有效地抑制血清肌肽酶的水解，还有很好的治疗白内障的作用。2)改变给药途径，例如鼻黏膜给药的特点就是避免了口服时胃肠道的降解和肝脏的首过效应，还可增加药物在脑组织中的分布，这不仅避免了血清肌肽酶的水解，还有利于肌肽治疗神经退行性疾病。3)直接降低血清肌肽酶的活性，使其水解肌肽的能力下降从而使血液中肌肽水平升高。

9 结语

综上所述，肌肽作为具有多种药理活性的内源性二肽，近年来逐渐引起了医药界的重视，经研究证实其是一个药理活性广泛、高效、低毒的化合物，尤其在治疗阿尔茨海默症、糖尿病及其并发症、肝脏疾病、眼科疾病和肿瘤疾病等方面显示出良好的药理活性，但对于许多人类疾病治疗的作用机制仍未阐明，应加强其临床应用研究及新剂型的开发，使其早日从功能性食品转变为药品。

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