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胍基乙酸的生理功能研究进展

时间:2019-05-13 17:28 来源:未知 作者:胍基乙酸

胍基乙酸的生理功能研究进展

摘要:胍基乙酸不仅可以通过刺激肌酸合成来提高细胞能量代谢,还具有多种生理功能。文章综述了胍基乙酸几种不同的生理作用,其中包括刺激激素释放、调节神经、节约精氨酸、调节细胞氧化状态等。

关键词:胍基乙酸;肌酸;胰岛素;精氨酸;促氧化

胍基乙酸是肌酸的前体物,属于氨基酸及其类似物。对于肌肉和神经组织的能量代谢,其发挥着无可替代的作用[-6]。胍基乙酸在人类生理上的研究已经有80年,胍基乙酸的生化代谢途径见附图71。①甘氨酸眯基转移酶(AGAT),L-精氨酸,甘氨酸米基转移酶;②S-腺苷蛋氨酸甲基转移酶(GMAT),胍基乙酸,S-腺苷蛋氨酸甲基转移酶。甘氨酸和L-精氨酸在L-精氨酸,AGAT作用下合成胍基乙酸,AGAT主要存在于肾脏和胰腺。胍基乙酸被带到肝脏后,和S-腺苷蛋氨酸在胍基乙酸,GMAT作用下生成肌酸和S-腺苷同型半胱氨酸。

近年来,作为试验性日粮添加剂,胍基乙酸在人类营养中的价值又被重新重视,研究者开始研究其在动物生产中的作用。临床结果表明,对于慢性的肾功能衰竭患者,胍基乙酸可有效防止其肌肉损失。对于健康的志愿者,胍基乙酸可有效提高其肌肉发达能力5];对于慢性疲劳综合征患者,胍基乙酸也可改善一些相关的症状[9]。胍基乙酸可增加肌酸合成,刺激细胞能量代谢。研究表明,在人类和仔猪机体中注射胍基乙酸后,其骨骼肌中的肌酸含量显著增加(P<0.05)。

 

一、胍基乙酸作用替代机制

20世纪50年代,临床学研究表明,食用胍基乙酸对人体的生物学功能有很大影响。对于呼吸困难和小儿麻痹患者,胍基乙酸可提高其工作耐力及机体功能。但是除了合成肌酸,胍基乙酸还有其他生理功能,其中包括刺激激素合成、调节神经、节约精氨酸和调节细胞氧化状态等。

二、胍基乙酸的生理功能

2.1刺激胰岛素分泌

研究表明,外源添加胍基乙酸可刺激啮齿类动物的胰岛素分泌,相比于合成肌酸和节约精氨酸,胍基乙酸提高胰岛素分泌的功能更为强大。胍基乙酸分子的极性会影响胰腺内胰岛细胞细胞膜的去极化,通过蛋白激酶A和C敏感机制来刺激胰岛素分泌。另外,外源胍基乙酸会通过降低血液中的葡萄糖含量来提高胰岛素分泌。可能是胍基乙酸蛋白激酶的加强会调节靶细胞上胰岛素受体的活性。因此,胍基乙酸可以促进胰岛素的分泌,影响胰岛素代谢;也可作为抗糖尿病化合物,改善高血糖症状。在人体上还未有临床研究评估胍基乙酸刺激胰岛素分泌功能及其作用机理。

2.2节约精氨酸

在动物营养中,日粮中添加胍基乙酸可有效节约精氨酸。这个节约作用可以使更多的精氨酸用在其他方面,包括蛋白质合成,细胞信号和激素分泌。最近研究表明,日粮中添加胍基乙酸可提高肉鸡生长性能和日增重,更多的精氨酸参与蛋白质合成,包括胸肉合成2-1。目前,在人体上还没有研究评估其节约精氨酸和蛋白质合成的功能。另外,精氨酸可以促进生长激素分泌和N0合成,胍基乙酸可通过节约精氨酸进而影响动物生长和NO相关功能,以上机理在活体动物体内还未得到证实。

2.3激活大脑和神经中的y一氨基丁酸受体

胍基乙酸可激活大脑和神经中的y-氨基丁酸受体。y-氨基丁酸是神经系统中主要的抑制性神经递质,胍基乙酸可作为神经调节物质,影响神经兴奋,肌肉张力和大脑发育。胍基乙酸和y-氨基丁酸受体的相互作用可以看作是替补机制,可以解释为一种常染色体隐性遗传疾病,一种因胍基乙酸转移酶缺乏导致肌酸合成障碍的疾病呵。这种病会造成患者神经功能障碍。胍基乙酸和y-氨基丁酸结构相似,胍基乙酸可激活神经细胞电压门控和配体门控氯离子通道,影响神经自发活动。以上情况可能在GAMT酶缺乏,血液和大脑积累了大量的基乙酸条件下发生。但在生理条件下,胍基乙酸是否可以作为y-氨基丁酸受体激活剂还不清楚。试验研究表明,给健康人每天3g的胍基乙酸,3周之后血液中y-氨基丁酸水平下降。日粮中胍基乙酸对y-氨基丁酸调节机制还有待进一步研究。

2.4补充磷酸肌酸

胍基乙酸可以作为肌酸激酶(CK)和补充磷酸肌酸的底物。至少在肌酸不足时,胍基乙酸可以看作是一种磷酸肌酸类似物和能量单位。在正常情况下,肌酸合成正常,胍基乙酸作为肌酸激酶底物的可能性是微乎其微的。在肌酸缺乏情况下,胍基乙酸作为肌酸激酶底物和替代性的磷酸酶的能力是很强的。这个观点也已证实。GAMT基因敲出小鼠的胍基乙酸磷酸化的静止代谢水平与野生型小鼠磷酸肌酸峰值水平相差无异,这也表明肌酸激酶对胍基乙酸的利用是值得研究的四。肌酸缺乏小鼠可利用胍基乙酸磷酸化平衡能量。这表明肌酸缺乏时,胍基乙酸可作为肌酸的替代品补充磷酸肌酸。然而相比于肌酸,胍基乙酸对细胞能量的补充能力还是较弱的。在人体生理学和病理学研究中,胍基乙酸作为能量补充剂还有待研究。

2.5影响细胞氧化一抗氧化体系

当前的研究表明,胍基乙酸会影响细胞氧化一抗氧化体系。胍基乙酸可以看作是抗氧化剂,也可看作是助氧化剂。病理条件下过量积累或者经纹状体内注射胍基乙酸会引发氧化应激四。不过,日粮中胍基乙酸可通过激活一些抗氧化酶的活性和增加总抗氧化能力来提高细胞抗氧化水平,以上不同于过去报道的注射或者过度积累不同水平胍基乙酸的结果四。当经纹状体内注射胍基乙酸后,脑部胍基乙酸含量高达100umol·L1时,胍基乙酸发挥促氧化作用;当胍基乙酸注射后,血清中含量相对较低时(5umol·L1),会发现其发挥抗氧化作用。以化学角度看,胍基乙酸会产生活性氧,因为其共扼碱可以贡献一个电子,生成一个强大自由基一过氧化物]。因此,单纯的胍基乙酸起的是促氧化作用。然而,在注射胍基乙酸后,其相关的代谢物(肌酸和精氨酸)可以清除自由基,以此来看,胍基乙酸可起到抗氧化作用2四。理论上胍基乙酸代谢不受干扰或者外源提供中低剂量的胍基乙酸时,胍基乙酸可能不会影响细胞氧化作用或者通过肌酸-精氨酸代谢物发挥抗氧化作用。然而一旦胍基乙酸代谢不正常或者高剂量积累时,胍基乙酸会发挥促氧化作用,引起氧化应激。但是,有关胍基乙酸和细胞氧化-抗氧化状态的关系还未有确切答案。

2.6作为血管舒张剂

胍基乙酸可降低血管阻力,提高血流量。胍基乙酸可看作是强大的降压物质。原因可能是胍基乙酸抑制了去甲肾上腺素甲基化,影响其半衰期和对交感神经的影响。但是肌酸对血压无特别影响。胍基乙酸可能是通过替代机制影响血管舒张。另一种可能是,胍基乙酸通过节约精氨酸和增加精氨酸代谢相关的内皮源性舒张因子N0含量,达到血管扩张效果四。但在人医的临床上,还未有研究报道胍基乙酸的降压效果及其作用机理。

三、结论

除了作为肌酸前体物外,胍基乙酸还有其他生理作用,这些作用可能与其作为人类营养添加剂密切相关。胍基乙酸可以刺激胰岛素分泌和增加胰岛素活性、节约日粮精氨酸、促进蛋白质合成、刺激激素释放、舒张血管、调节y-氨基丁酸的利用和功能,在肌酸缺乏时作为可替代能量单位,影响氧化-抗氧化平衡。当然,以上这些生理功能还需要更进一步的研究。

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