唾液酸的生物活性及其檢測方法的研究進展

徐 佳，張瑞廷，馬利平，張彩芳

（漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462000）

唾液酸（Sialic acid，SA） 是以九碳糖神經(jīng)氨酸為基本結(jié)構(gòu)的一類衍生物總稱[1]，也被稱做N- 乙酰神經(jīng)氨酸，是一種天然存在的氨基糖，最初由牛頜下腺黏蛋白中分離而出，也因此而得名唾液酸。唾液酸主要以低聚糖、糖蛋白或糖脂的形式存在，以短鏈殘基的形式存在于糖蛋白或糖脂的末端。唾液酸在自然界廣泛分布，在許多生物體內(nèi)均被發(fā)現(xiàn)，通常在細(xì)胞膜最外層的糖類部分，與復(fù)合碳水化合物（如糖脂、糖蛋白或脂多糖） 結(jié)合并占據(jù)在顯著的位置，是糖復(fù)合物結(jié)構(gòu)和功能多樣化的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[2-3]。尤其是脊椎動物與哺乳動物的體內(nèi)均存在唾液酸。唾液酸在人和動物體內(nèi)也廣泛存在，其中人體中大腦部分的唾液酸含量最高，動物體內(nèi)（如豬腦等動物腦） 位于腦灰質(zhì)中的唾液酸含量達(dá)到肝、肺等內(nèi)臟器官的15 倍。

唾液酸的主要來源是母乳，也存在于牛奶、雞蛋和奶酪中。尤其是初母乳中的含量最高，可達(dá)到1.5 g/L，而普通脫脂奶粉中唾液酸含量平均為172 mg/100 g[4]。唾液酸的其他重要來源是蛋類食品[5-6]，其中蛋殼含量為0.028%，蛋殼膜含量為0.020%，蛋清含量為0.010%，蛋黃含量為0.095%，蛋黃膜含量為0.153%，蛋黃韌帶含量為0.180%[7]。

1 唾液酸的生物活性研究

隨著研究分析手段的進步和現(xiàn)代生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展，越來越多的研究表明唾液酸對生物神經(jīng)細(xì)胞連接、調(diào)節(jié)細(xì)胞聚合、細(xì)胞運動起著重要的作用，同時唾液酸還參與人體內(nèi)特異性生物功能的調(diào)節(jié)。最新研究表明，唾液酸不僅與病原菌的生存[8]有關(guān)，還與細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化、腫瘤的發(fā)展密切相關(guān)[9]，同時對人體的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育也具有重要的作用。

1.1 促進大腦發(fā)育，提升認(rèn)知能力和記憶力

唾液酸是大腦神經(jīng)節(jié)苷脂的重要組成成分，在神經(jīng)細(xì)胞膜中的含量是其他細(xì)胞的20 倍左右[10]，因為大腦信息傳遞和神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)經(jīng)由突觸實現(xiàn)，所以唾液酸作為作用在大腦細(xì)胞膜和突觸的腦部營養(yǎng)素，對記憶力、智力發(fā)育具有較為明顯的促進作用[11]。外源性唾液酸的供給，不僅能夠調(diào)節(jié)動物大腦中神經(jīng)節(jié)苷酯的濃度，還能夠提高其學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平[12]。Wang B Y 等人[13]通過在代乳粉中補充唾液酸喂食豬幼崽，再對仔豬的學(xué)習(xí)和記憶能力進行研究，結(jié)果表明唾液酸能夠提升豬幼崽的學(xué)習(xí)能力。一般認(rèn)為人腦發(fā)育的黃金期是在妊娠期至2 周歲，此時期是腦細(xì)胞數(shù)量調(diào)整、功能完善、體積增大、神經(jīng)聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)形成的關(guān)鍵時期，所以在孕期補充足量的唾液酸對胎兒的發(fā)育顯得尤為重要。研究表明，母乳中唾液酸含量充足（0.3～1.5 mg/mL），所以嬰兒出生后，喂養(yǎng)母乳成為嬰兒補充唾液酸的有效途徑。Oliveros Elena 等人[14]對大鼠哺乳期補充唾液酸，并對其行為進行評估，結(jié)果表明唾液酸可以有效改善成年大鼠的記憶力。因此，母乳中的唾液酸是嬰兒正常的生長發(fā)育的重要保障，而且嬰兒奶粉產(chǎn)品中添加足量的唾液酸也會對嬰兒智力發(fā)育產(chǎn)生影響。

1.2 保護神經(jīng)細(xì)胞，抗神經(jīng)系統(tǒng)疾病

Wu Jianrong 等人[15]對唾液酸與寡甘露糖醛酸偶聯(lián)物進行了研究，結(jié)果表明其偶聯(lián)物可以有效抑制Aβ42 對小鼠BV-2 細(xì)胞的刺激，而 Aβ42 是引起阿爾茨海默病的重要物質(zhì)。位于神經(jīng)細(xì)胞膜表面的蛋白酶與Neu5AC 結(jié)合后，避免被細(xì)胞外的蛋白酶降解，使得Neu5AC 對神經(jīng)細(xì)胞具有保護和穩(wěn)定作用，一些神經(jīng)性疾病，如早老年性癡呆及精神分裂等患者血液或腦中的唾液酸含量會下降，在藥物康復(fù)治療后，唾液酸含量隨即恢復(fù)正常，表明唾液酸參與了神經(jīng)細(xì)胞的代謝過程[16]。腦部唾液酸含量非常豐富，主要以神經(jīng)節(jié)苷脂的形式存在，張小平等人[17]采用神經(jīng)節(jié)苷脂對60 例老年帕金森病患者進行治療，治療后各指標(biāo)評分精神狀態(tài)、日常生活能力及運動指數(shù)均顯著降低，結(jié)果表明對老年帕金森病患者給予神經(jīng)節(jié)苷脂治療能使患者遲緩明顯改善，降低血清TNF-α 水平，具有顯著的臨床治療效果。

1.3 改善腸道環(huán)境，促進腸道對營養(yǎng)素的吸收

由于唾液酸具有九碳氨基糖的獨特結(jié)構(gòu)，人體消化系統(tǒng)中缺乏降解該物質(zhì)的酶，所以其在體內(nèi)形成的多肽結(jié)合體通過消化系統(tǒng)時很難被消化道內(nèi)的酶降解，從而能夠順利進入腸道，在腸道內(nèi)唾液酸多肽結(jié)合體能夠與進入腸道的致病菌、毒素及病毒粒子形成競爭性結(jié)合，進而阻止腸道毒素、致病菌及病毒粒子與腸道黏膜細(xì)胞相結(jié)合，提升腸道的抗病毒能力，達(dá)到改善腸道環(huán)境的作用。Liang Q 等人[18]研究發(fā)現(xiàn)唾液酸對腸道細(xì)菌病原體在體內(nèi)的代謝有著至關(guān)重要的作用。Ma Jie 等人[19]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)口服唾液酸可以降低血清谷草轉(zhuǎn)氨酶（GPT） 活性，改變腸道病理狀態(tài)，影響腸道菌群的組成。李宏越等人[11]研究表明腸道中的礦物質(zhì)元素及部分維生素均帶有正電荷，這些物質(zhì)與帶有負(fù)電荷的唾液酸能夠有效結(jié)合，能夠促進腸道對礦物質(zhì)元素和維生素的吸收。

1.4 抑菌和抗病毒作用

與糖綴合物末端結(jié)合的唾液酸能夠有效抑制細(xì)胞表面某些重要的抗原位點，還能夠識別標(biāo)記，進而避免這些糖綴合物不被其周圍的免疫系統(tǒng)識別和降解。唾液酸還存在“誘導(dǎo)”入侵病菌的作用，能夠有效阻止病菌的入侵。同時，唾液酸還是流感病毒的受體，是其結(jié)合在黏液細(xì)胞中的重要結(jié)合位點，微生物/惡性細(xì)胞等通過其細(xì)胞表面的唾液酸化利用了這一現(xiàn)象，達(dá)到受人和細(xì)胞免疫系統(tǒng)保護的目的。巨細(xì)胞病毒、鼻病毒、腮腺炎病毒AM9 及流感病毒均可以利用唾液酸作為受體[20]，通過抑制唾液酸的活性能夠有效干擾或阻止病毒的復(fù)制，進而達(dá)到治療目的。Nicholls J M 等人[21]研究發(fā)現(xiàn)呼吸道上皮的唾液酸能夠被DAS181 唾液酸酶清除，防止病毒以唾液酸為受體而引起繼發(fā)性感染，可用于人流感的預(yù)防和治療。

1.5 作為腫瘤標(biāo)志物用于臨床診斷

唾液酸中的神經(jīng)節(jié)苷脂具有促進神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的作用，對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有一定的影響作用[22]。賈克東等人[23]研究表明血清中唾液酸的含量在惡性黑色素瘤、結(jié)腸癌、胃癌等腫瘤患者的體內(nèi)明顯升高。腫瘤患者體內(nèi)的唾液酸含量異常，可能與腫瘤細(xì)胞的遷移和轉(zhuǎn)移有關(guān)[24]。細(xì)胞表面的唾液酸濃度與細(xì)胞惡性程度呈正相關(guān)，研究表明細(xì)胞膜表面唾液酸含量高的腫瘤細(xì)胞，其腫瘤轉(zhuǎn)移風(fēng)險也高。表面經(jīng)過神經(jīng)節(jié)糖苷或唾液酸修飾后的脂質(zhì)體在抗腫瘤化學(xué)治療中具有一定的作用，主要是因為唾液酸可以避免免疫系統(tǒng)對脂質(zhì)體的清除，進而延長脂質(zhì)體在體內(nèi)的作用時間。Azeem Mahnaaz Sultana 等人[25]從患有口腔鱗狀細(xì)胞癌（OSCC） 的煙草咀嚼者、沒有癌前病變或癌變的煙草咀嚼者和健康對照的每組96名參與者中收集唾液樣本，發(fā)現(xiàn)唾液酸的含量有一定程度的升高，所以其可以作為早期口腔癌的腫瘤標(biāo)志物。

2 唾液酸的檢測方法研究

唾液酸的檢測方法種類較多，均具有不同的特點，早期的檢測方法有高碘酸鹽- 硫代巴比妥酸測定法和間苯二酚比色法，其中間苯二酚比色法是《中國藥典》收錄的方法，具有快速準(zhǔn)確、重現(xiàn)性良好等優(yōu)點[26]，但這2 種方法抗干擾性差，容易受樣本中不飽和脂肪酸、脫氧核糖及其他糖苷的影響，靈敏度較低[27]。隨著分析技術(shù)的發(fā)展，建立了酶法測定血清中唾液酸的方法，極大地提高了唾液酸檢測的靈敏度及特異性。Teshima S 等人[28]和Horiuchi T 等人[29]分別建立了抗丙酮酸干擾的血清中唾液酸的酶法測定體系。

隨著現(xiàn)代儀器分析方法的不斷完善和發(fā)展，唾液酸的檢測分析方法也在不斷更新，如高效液相色譜、光電化學(xué)傳感器、氣相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用、核磁共振等。這些檢測方法和分析技術(shù)不僅可以測定唾液酸濃度水平，還能對唾液酸的結(jié)構(gòu)進行分析[30]。下面僅對幾種檢測方法進行介紹。

2.1 高效液相色譜檢測法

張昂等人[31]采用高效液相色譜法，采用鄰苯二胺作為衍生試劑，測定了雞蛋蛋黃中唾液酸的含量，該方法與紫外檢測法比較，具有方便快捷、靈敏度高等優(yōu)點，可以準(zhǔn)確地測定雞蛋中唾液酸的含量。李金慧等人[32]建立了高效液相色譜熒光法測定奶粉中唾液酸含量的分析方法，此方法操作步驟簡單，具有快速便捷、定量準(zhǔn)確、成本低廉的特點，能夠為今后唾液酸的含量檢測研究提供參考依據(jù)。王天嬌等人[33]采用高效液相色譜- 二極管陣列檢測器檢測人血清中唾液酸含量，該法簡單快速且靈敏度高，回收率和重現(xiàn)性良好。茹元樸等人[34]采用高效陰離子交換色譜- 脈沖安培法測定母乳及嬰幼兒配方奶粉中的唾液酸，利用酸水解法釋放唾液酸，再用離子色譜前處理柱純化水解液，結(jié)果表明該方面樣品前處理簡單，穩(wěn)定性、重復(fù)性及回收率均良好。趙非等人采用高效液相色譜- 熒光檢測法對紅肉及其加工肉中的唾液酸含量進行分析，并利用單因素試驗對衍生化與樣品酸解條件進行優(yōu)化，采用鹽酸作為酸解試劑，4,5 - 亞甲二氧基- 1,2 - 鄰苯二胺鹽作為衍生劑，檢測方面的靈敏度及重復(fù)性均較好。唾液酸液相色譜檢測方法的研究熱點是樣品前處理，將唾液酸從樣品基質(zhì)中水解出來仍將是今后的重點研究方向。

2.2 光電化學(xué)傳感器檢測法

姚靜靜等人[35]利用氧化銦錫（ITO） / 二氧化錫（SnO2） / 二氧化鈦（TiO2） / 金納米粒子（Au NPs）制備納米復(fù)合電極（ITO/SnO2/TiO2/Au NPs），并發(fā)展了可以選擇性檢測唾液酸（SA） 的光電化學(xué)（PEC）法，該方法具有靈敏度高、成本低、操作方法簡便等特點。

2.3 液質(zhì)聯(lián)用檢測法

吉素娜等人[36]建立了液質(zhì)聯(lián)用測定豬內(nèi)臟和肌肉組織中的唾液酸含量，重復(fù)性平均RSD 為1.2%，穩(wěn)定性平均RSD 為1.9%，日間和日內(nèi)精密度試驗RSD均小于6.7%，平均回收率為92.9%～106.4%，該方法簡便、快速、靈敏度高，可廣泛運用于組織和體液中唾液酸的測定。莊瀅瀅等人[37]采用液相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用法測定常見食物中 N - 乙酰神經(jīng)氨酸含量，在奶類、蛋類、禽肉類、紅肉類及水產(chǎn)品類等16 種食物檢測出了唾液酸。翁加玉等人[38]利用UPLCTOF-MS 分析成熟母乳中主要神經(jīng)節(jié)苷酯雙唾液酸神經(jīng)節(jié)苷脂GD3 和單唾液酸神經(jīng)節(jié)苷脂GM3，采用C18柱對神經(jīng)節(jié)苷脂進行分離，ESI 負(fù)離子模式進行分析，結(jié)果表明線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)及加標(biāo)回收率均符合方法學(xué)要求。

3 結(jié)論

目前，唾液酸已被證明具有諸多的生物學(xué)活性，包括對抗不同的毒素、惡性細(xì)胞黏附、抗氧化性、促進大腦發(fā)育及作為腫瘤標(biāo)記物等功能，隨著檢測方法和分析技術(shù)的更新，能夠不斷提高唾液酸的檢測靈敏度。目前，有關(guān)唾液酸的醫(yī)學(xué)研究主要集中在藥物中間體領(lǐng)域，但作為營養(yǎng)補充劑添加到食品中仍需要深入研究，尤其是檢測方法的不斷更新拓寬了唾液酸的應(yīng)用領(lǐng)域，也為今后以唾液酸為活性成分的新資源食品的開發(fā)利用奠定了理論基礎(chǔ)。