幾種具有神經(jīng)調(diào)節(jié)作用的“非密碼”氨基酸

樓秀余

(上海舒澤生物科技研究所，上海 201400)

幾種具有神經(jīng)調(diào)節(jié)作用的“非密碼”氨基酸

樓秀余

(上海舒澤生物科技研究所，上海 201400)

“非密碼”氨基酸作為含氮物質(zhì)的前身，除了組成細(xì)菌細(xì)胞壁的成分、儲(chǔ)能、充當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)和形成跨膜離子通道等基本功能外，近年來(lái)人們對(duì)“非密碼”氨基酸在抗癌、抗菌、抗壞血病等方面的藥物作用研究也取得了不少的進(jìn)展，本文著重介紹“非密碼”氨基酸在神經(jīng)調(diào)節(jié)中的作用。

非密碼氨基酸;牛磺酸;茶氨酸;2-氨基乙醇;γ-氨基丁酸

蛋白質(zhì)是由20種基本氨基酸彼此以肽鍵相連而成的生物高分子。機(jī)體生物合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸種類(lèi)和排列順序，是由信息核糖核酸分子中核苷酸種類(lèi)和連接順序來(lái)決定的。信息核糖核酸分子中每三個(gè)相鄰的核苷酸構(gòu)成一種“密碼”，它決定蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸種類(lèi)，20種氨基酸有它們專(zhuān)一對(duì)應(yīng)的“密碼”。除有對(duì)應(yīng)密碼的20種基氨酸外，有人把羥脯氨酸、同型半胱氨酸、含碘酪氨酸等也列入密碼氨基酸的范疇，的確在某些蛋白質(zhì)分子中曾找到了這些氨基酸，但是從蛋白質(zhì)生物合成的角度來(lái)考慮，它們是沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的密碼的。最近陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多蛋白質(zhì)分子中有許多無(wú)對(duì)應(yīng)密碼的氨基酸，或氨基酸排列順序與密碼順序有不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象，這些氨基酸稱(chēng)之為“非密碼”氨基酸。生物界目前已發(fā)現(xiàn)的“非密碼”氨基酸在700種以上，它們大多是由對(duì)應(yīng)密碼氨基酸修飾而來(lái)的產(chǎn)物。若20種密碼氨基酸稱(chēng)之為基本氨基酸，則“非密碼”氨基酸其實(shí)主要是生物界基本氨基酸的次生代謝產(chǎn)物。從“非密碼”氨基酸的形成過(guò)程中也可以得出“非密碼”氨基酸是由基本氨基酸經(jīng)生物化學(xué)修飾而成的［1］?！胺敲艽a”氨基酸大多數(shù)以小肽類(lèi)或游離狀態(tài)在生物體的各種細(xì)胞或組織中存在，因此“非密碼”氨基酸習(xí)慣上又稱(chēng)非蛋白氨基酸。

1 ?；撬崾鞘紫却蜷_(kāi)應(yīng)用大門(mén)的“非密碼”氨基酸

牛磺酸(Taurine)又稱(chēng)2-氨基乙磺酸，最早由牛黃中分離出來(lái)，故得名。?；撬崾窃趧?dòng)物體內(nèi)由半胱氨酸在氧化條件下，氧化成半胱氨酸亞磺酸后，再經(jīng)由半胱亞磺酸脫羧酶(CSAD)脫羧成亞?；撬?，進(jìn)一步氧化成?；撬帷?/p>

?；撬釣閶胗變汉蛣?dòng)物早期大腦以及視力發(fā)育所必需，在大腦發(fā)育和視神經(jīng)方面起著重要作用。它對(duì)嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育、老年的保健，是不可缺少的氨基酸，已作為一種強(qiáng)化劑被用于老年人、嬰幼兒、病人等人群。牛磺酸對(duì)人類(lèi)的腦神經(jīng)細(xì)胞出現(xiàn)增殖、分化現(xiàn)象以及存活的整個(gè)過(guò)程都具有比較明顯的促進(jìn)作用，而且其抗氧化效果非常理想，可以使腦細(xì)胞的退化速度減慢、腦細(xì)胞的活力得到迅速增強(qiáng)［2］。有建議，從事一般的腦力勞動(dòng)者，最好每天能夠補(bǔ)充?；撬?00～ 500 mg［1］。

?；撬崾箼C(jī)體的神經(jīng)傳導(dǎo)和視覺(jué)機(jī)能得到顯著提高，據(jù)報(bào)道，貓的飼料中如果缺少，就會(huì)導(dǎo)致其視網(wǎng)膜發(fā)生變性，如果長(zhǎng)期處于?；撬崛狈Φ臓顟B(tài)，就會(huì)最終導(dǎo)致失明。貓以及夜行的貓頭鷹之所以要將老鼠作為食物，其主要原因是由于老鼠的體內(nèi)含有豐富的牛磺酸。嬰幼兒如果處于?；撬崛狈顟B(tài)，就會(huì)出現(xiàn)視網(wǎng)膜功能紊亂現(xiàn)象。長(zhǎng)期處于牛磺酸缺乏狀態(tài)下的靜脈營(yíng)養(yǎng)輸液患者，會(huì)導(dǎo)致其視網(wǎng)膜的電流圖發(fā)生不同程度的變化，只有補(bǔ)充劑量相對(duì)較大的牛磺酸才能糾正這一現(xiàn)象。牛磺酸對(duì)垂體激素的分泌有很好的促進(jìn)作用，對(duì)胰腺有活化功能，從而達(dá)到維護(hù)機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)正常的目的［3］。

牛磺酸使記憶功能得到顯著改善，研究表明，?；撬釋?duì)大白鼠的學(xué)習(xí)與記憶能力有十分理想的促進(jìn)作用［4］。補(bǔ)充適量的?；撬岵粌H可以使其學(xué)習(xí)和記憶的速度得到顯著提高，還可以使學(xué)習(xí)和記憶的準(zhǔn)確性得到提高，并且對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的衰老現(xiàn)象有一定的降速作用。在歐美的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，以加入?；撬帷⒛X磷脂等為基礎(chǔ)原料成份，使其功效有了一個(gè)新的突破進(jìn)展，能使從事腦力勞動(dòng)者的學(xué)習(xí)工作長(zhǎng)時(shí)間保持在一種最佳的狀態(tài)上，使大腦的潛能得到充分激發(fā)，對(duì)智力的超常發(fā)展有一定的促進(jìn)作用，可以使記憶顯著提高。

最近研究表明，?；撬崮芤种聘咛钦T導(dǎo)的大鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞應(yīng)激，減少細(xì)胞凋亡，對(duì)糖尿病并發(fā)血管疾病有重要臨床意義［5-6］。

2 茶氨酸是21世紀(jì)的健康食品

茶氨酸(L-Theanine)又名谷氨酰乙胺，也是自然界中的“非密碼”氨基酸，是茶樹(shù)茶葉中特有的一種氨基酸成分，是綠茶的風(fēng)味和功能因子物質(zhì)。茶氨酸是茶葉中含量最高的一種氨基酸類(lèi)物質(zhì)，約占游離氨基酸總量的50%以上，占茶葉干重的1%～2%。日本人常用遮蔭的方法來(lái)提高茶葉中茶氨酸的含量，以增進(jìn)茶葉的鮮爽味。茶氨酸具有十分理想的放松精神和安神的作用，可使學(xué)習(xí)和記憶的能力得到顯著提高，另外還具有抗衰老，抗感染，防癌，防癡呆作用［1］。

茶氨酸對(duì)腦中樞的多巴胺的釋放具有十分明顯的促進(jìn)作用，可以使人體腦內(nèi)多巴胺生理活性得到顯著提高。茶氨酸影響腦中多巴胺等神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)的代謝和釋放，由這些神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)控制的腦部的疾病也有可能因此得到調(diào)節(jié)或預(yù)防。

茶氨酸能抑制短暫腦缺血引起的神經(jīng)細(xì)胞死亡，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞有保護(hù)作用。神經(jīng)細(xì)胞的死亡與興奮型神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)谷氨酸有密切聯(lián)系。在谷氨酸過(guò)多的情況下會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞死亡，這通常是老年癡呆等癥的病因。茶氨酸與谷氨酸結(jié)構(gòu)相近，會(huì)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合部位，從而抑制神經(jīng)細(xì)胞死亡。茶氨酸有可能用于對(duì)谷氨酸引起的腦障礙，如腦栓死、腦出血等腦中風(fēng)，以及腦手術(shù)或腦損傷時(shí)出現(xiàn)的虛血和老年癡呆等疾病的治療及預(yù)防［7］。

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所“腦與認(rèn)知國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，繼發(fā)現(xiàn)了抑制煙草和尼古丁成癮的新物質(zhì)茶氨酸通過(guò)調(diào)節(jié)尼古丁受體和多巴胺釋放而實(shí)現(xiàn)祛煙癮作用之后，最近又發(fā)現(xiàn)，其對(duì)煙霧中的重金屬，包括砷、鎘和鉛等具有顯著的清除作用。

茶氨酸通過(guò)抑制腫瘤血管生成、抑制腫瘤生長(zhǎng)、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，從而抑制鼻咽癌細(xì)胞CNE2的增殖［8］。另外茶氨酸對(duì)腦缺血再灌注損傷有保護(hù)作用［9］。

3 新的生物神經(jīng)調(diào)節(jié)因子——2-氨基乙醇

2-氨基乙醇(Monoethanolamine，2-Aminoethanol)，別名乙醇胺或2-羥基乙胺，在動(dòng)物體內(nèi)作為含氮物質(zhì)的前身，易被氧化成氨基乙酸(甘氨酸)。2-氨基乙醇可從食物中獲得，也可由絲氨酸脫羧生成。一直以來(lái)，由于人們都把2-氨基乙醇作為一種重要的有機(jī)化工原料，所以到目前為止關(guān)于其生化、藥理方面的報(bào)道甚少。

1998年美國(guó)亞特蘭大州的凱西博士，在深海魚(yú)蝦體內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量游離的2-氨基乙醇，他推測(cè)2-氨基乙醇可能是低等動(dòng)物或魚(yú)類(lèi)、蝦等水生動(dòng)物的神經(jīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。因此，他把2-氨基乙醇混入飼料中，按10 mg/kg體重飼養(yǎng)了40只大白鼠，飼養(yǎng)2個(gè)月，他發(fā)現(xiàn)飼用了2-氨基乙醇的大白鼠的學(xué)習(xí)能力和記憶力比對(duì)照組的要好。后將含有2-氨基乙醇的飼料再續(xù)養(yǎng)了大白鼠2個(gè)月，再次進(jìn)行學(xué)習(xí)能力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)飼用含有2-氨基乙醇飼料的大白鼠學(xué)習(xí)能力進(jìn)一步提高。表明2-氨基乙醇有提高大白鼠記憶力及學(xué)習(xí)能力的效果［10］。但其作用機(jī)理尚未清楚，直到2003年3月凱西博士把該實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴了筆者，隨后筆者對(duì)其生化作用機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)2-氨基乙醇在動(dòng)物體內(nèi)代謝大致有以下三大代謝途徑［11］:①2-氨基乙醇在生物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為磷酯酰乙醇胺(PE)。PE是通過(guò)磷酯酰絲氨酸的脫羧作用形成的。在動(dòng)物體中，它是通過(guò)CDP乙醇胺和1，2-甘油二酯的反應(yīng)生成的。通過(guò)磷酯酶A的作用生成溶血PE;②2-氨基乙醇可從食物中獲得，也可由絲氨酸脫羧生成2-氨基乙醇，2-氨基乙醇再?gòu)娜肿覵-腺苷蛋氨酸處轉(zhuǎn)移來(lái)三個(gè)甲基即生成了膽堿。又是乙酰膽堿的前體。乙酰膽堿是膽堿的神經(jīng)遞質(zhì)，也是內(nèi)源性神經(jīng)遞質(zhì)，具有非常重要的神經(jīng)沖動(dòng)調(diào)節(jié)功能;③甘油二酯合成途徑，2-氨基乙醇或膽堿先在相應(yīng)的激酶作用和ATP存在下，生成磷酸膽堿或磷酸乙醇胺，然后還需與CTP作用，分別形成CDP-膽堿和CDP-乙醇胺，后兩者再與甘油二酯反應(yīng)。催化此反應(yīng)的為磷酸膽堿轉(zhuǎn)移酶和磷酸乙醇胺轉(zhuǎn)移酶，分別形成磷脂酰膽堿及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膽堿;PE還可直接羧化生成磷脂酰絲氨酸。磷脂酰膽堿及PE主要通過(guò)此途徑合成。目前由于實(shí)驗(yàn)條件所限，對(duì)2-氨基乙醇在動(dòng)物體內(nèi)大致三大代謝途徑作用機(jī)理還尚未完全研究清楚，還需對(duì)其進(jìn)行深入的研究。

4 γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸也是一種廣泛存在于自然界的非蛋白氨基酸，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。楊帆等［12］的研究表明，γ-氨基丁酸茶對(duì)小鼠有明顯的抗疲勞作用。

5結(jié)語(yǔ)

在自然界中具有神經(jīng)調(diào)節(jié)作用的“非密碼”氨基酸遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上面所述的四種，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有神經(jīng)調(diào)節(jié)作用的“非密碼”氨基酸有十幾種。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)“非密碼”氨基酸作用機(jī)理研究的深入，它將為我們?nèi)祟?lèi)的健康增添新的藥物資源。

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Noncoded amino acids in neural regulation

LOU Xiu-yu
(Shanghai Shuze Biotechnology Research Institute，Shanghai 201400，China)

R977.4

A

1005-1678(2012)02-0202-03

2011-10-09

樓秀余，男，碩士，高級(jí)工程師，所長(zhǎng)，中國(guó)管理科學(xué)研究院創(chuàng)新所副所長(zhǎng)。