肌肽的抗氧化特性及其作用機理

nety 2007-7-1 18:34

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郭爽，楊國宇，韓立強
(河南農(nóng)業(yè)大學牧醫(yī)工程學院，鄭州  450002)
摘要：肌肽（β-丙氨酰-L-組氨酸）是存在于動物機體組織中的水溶性二肽，具有多功能的抗氧化性質。本文綜述了肌肽的抗氧化特性及其作用機理。
關鍵詞：肌肽；抗氧化性；作用機理

　　肌肽是一種天然的水溶性二肽，以較高濃度存在于有氧代謝最活躍的部門—肌肉和腦中。由β-丙氨酸和L-組氨酸在肌肽合成酶的作用下合成[1，2，3]結構為…也有幾種相關性二肽如：鵝肌肽，蛇肉肽，高肌肽都是天然存在的。在脊椎動物骨骼肌中，肌肽的含量約為1.6-20.6µmol/g,且白肌纖維中的含量比紅肌纖維中的高。肌肽在豬肉，牛肉和雞肉中的含量分別為4.8,2.0,和15.0mM，在人體肌肉中的含量為2-20mM。研究發(fā)現(xiàn)肌肽可以抑制體內由鐵，血紅素蛋白、脂肪氧化酶和單線態(tài)氧催化的氧化反應，還能阻礙蛋白質羰基化及糖化反應。本文就肌肽的抗氧化特性及其作用機理作一介紹。

　　1  肌肽的抗氧化特性

　　肌肽具有多功能的抗氧化活性，國外學者對肌肽的抗氧化作用研究較多，主要包括以下兩個方面。
　　1.1  肌肽對脂類氧化的抑制作用  研究結果表明，肌肽(25mM)抑制轉運金屬、血紅蛋白，脂氧合酶和單線態(tài)氧催化的脂類過氧化作用，抑制率為35%～96%。Decker Crum（1992）發(fā)現(xiàn)肌肽抑制銅催化的磷脂酰膽堿（PC）脂質體氧化也能抑制銅、鐵催化的抗壞血酸鹽的氧化；肌肽也能抑制雞肉微粒體由鐵-NADPH系統(tǒng)產(chǎn)生的TBARS（TBA-reactive substance，硫代巴比妥酸反應物質）的量，在保溫30 min內抑制率為56%～80%。后來也有學者驗證了L-肌肽對金屬-抗壞血酸催化的磷酸脂酰膽堿脂質體過氧化作用的抑制效果。在Cu2+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+催化PC過氧化體系中，肌肽對TBARS形成的抑制率（IR）分別為89.1%～95.0%,73.5%～91.9%和14.1%～64.1%，且與用量（1～10 mM）呈正相關。肌肽（1～15 mM）也能有效抑制了Cu2+，F(xiàn)e2+-過氧化氫催化的PC脂質體過氧化作用中TBARS生成，IR分別為57%～87%和73%～87%[4]。Kansci等（1995）發(fā)現(xiàn)肌肽（2 mM）對Fe-抗壞血酸鹽誘發(fā)的磷脂氧化中的TBARS生成量與pH6.5和pH7.0時的IR分別為10%～12%和30%～45%。Decken Crum(1991)[5]報道肌肽(0.5%～1.5%)有效抑制了冷凍碎豬肉在冷藏長達六個月期間的TBARS的形成量,且比脂溶性抗氧化劑如BHT和α-生育酚的作用強。此外，含脂碎牛肉在Hepes緩沖液中（pH7.4）均質，肌肽(20 mM)抑制牛肉均質液的氧化作用，抑制率為76.2%。加入FeCl3后提高了牛肉均質液中脂類過氧化作用，當添加低濃度(0.2 mM)肌肽可抑制該氧化。另有報道，肌肽還能降低過氧化自由基引發(fā)的亞油酸的氧化率。對Fe2+抗壞血酸鹽引發(fā)的存在著脂類氫過氧化物的亞油酸過氧化作用，肌肽(5～25 mM)可顯著抑制脂類過氧化反應[6]。
　　1.2  肌肽對非脂類氧化損傷的抑制作用  據(jù)報道肌肽可抑制蛋白質的氧化修飾作用。Stadtman報道一些氨基酸殘基能被氧化成羰基衍生物，常把含羰基蛋白質作為檢測蛋白質損傷的一種方法。Wen-lye yan，Lee-weng chang（2002）[7]研究，在Fecl3，H2O2，VC的反應體系中，肌肽對清蛋白的羰基化有抑制作用，結果表明肌肽（16.67～50 mg/ml）對蛋白質氧化的保護作用隨濃度增大而增大，而0～16.67 mg/ml沒有明顯作用。因此，較高劑量的肌肽對蛋白質的氧化損傷有抑制效果且能穩(wěn)定蛋白質的抗氧化能力。Takashi，Nagasawa等（2001）[8]報道在肌肉均漿加入肌肽（終濃度為25 mM）可顯著降低由Fe-H2O2引發(fā)的蛋白質羰基化作用，且呈濃度依賴性，所需肌肽的最小濃度為2.5 mM。另有報道，肌肽降低由醛類引起的蛋白質損傷的有效濃度為10 mM。Erica Decker，Vadim Ivanov（2001）研究表明肌肽對由Cu2+催化的LDL的氧化反應有明顯的抑制效果。Lee，Hendrick（1997）[9]報道在100 mM抗壞血酸存在條件下，肌肽能抑制有金屬離子催化的脫氧核糖的降解，作用且呈濃度依賴性。當銅作催化劑時，低濃度的肌肽作用效果好；當鐵存在時，高濃度的肌肽效果好。研究表明，金屬離子能夠催化葡萄糖氧化形成α-酮醛。在10 Mm Cu2+存在體系中，0.1 mM和1 mM肌肽能夠有效地抑制α-酮醛的形成。同時也研究了，在50 mM抗壞血酸，0.8 mM H2O2和25 mM葡萄糖存在體中，HAS（人血清蛋白）羰基化程度雙倍于對照，當加入肌肽（2 mM），鵝肌肽（2 mM）及高肌肽（2 mM）后，對HAS氧化的抑制率分別為44%，23%，28%[10]。

　　2  肌肽的抗氧化機理
　　2.1 自身的結構  肌肽(β-丙氨酰-L-組氨酸)，是由丙氨酸和組氨酸構成的二肽，β-丙氨酸雖然不構成結構氨基酸或蛋白質，但卻是輔酶A的組分。Kohen等[6]選用一系列與肌肽有關的化合物進行試驗，發(fā)現(xiàn)L-丙氨?！狶組氨酸比肌肽的抗氧化活性差，且L-丙氨酸，β-丙氨酸，L-丙氨酰-L-丙氨酸或β-丙氨酰-β-丙氨酸無任何抗氧化活性。表明肌肽的抗氧化性直接來自其中的咪唑環(huán)。Wendy等人1994年也通過試驗證明了肌肽與OH形成的化合物與其中的組氨酸殘基有關。但實驗也表明，游離的L-Ala基本上無抗氧化作用，而游離組氨酸的OH除能力不及肌肽。這說明肌肽的抗氧化性還與其肽鍵有關。
　　2.2  金屬離子的螯和作用  肌肽能夠保護生物效應組織，防止氧化損害的機制之一是螯合轉運金屬離子，防止它們與過氧化物反應，參與破壞性的Fenton反應。很多學者認為，肌肽對金屬離子催化的脂質氧化的抑制是因為它能與金屬離子結合，形成一種非活性復合物而降低了金屬離子的催化活力。然而Decker等人[11]認為，也可能是肌肽與金屬離子的復合物，并不會影響金屬離子的催化活力，但由于復合，使肌肽與自由基產(chǎn)生點極為接近，自由基一旦產(chǎn)生，便馬上被肌肽清除，從而減緩了氧化反應。這和Kohen認為金屬離子-肌肽復合物具有SOD酶活力的看法相一致。
　　2.3  自由基的清除作用  有研究[11.12.13.14]認為肌肽是有效的自由基清除劑，能清除O2-，OH，過氧化自由基（ROO）等，因而抑制了脂類氧化。王愛民等（1995）[15]以硫酸鋇做刺激物，建立了一個穩(wěn)定的全血多形白細胞（PMN）魯米諾依賴的化學發(fā)光體系，研究了肌肽對氧自由基的清除作用。當該體系中加入不同濃度的肌肽后，可見明顯的對化學發(fā)光的抑制作用。設標準對照的發(fā)光值為100%，測得2.5、5、10、15 mM不同濃度肌肽對發(fā)光作用的抑制率分別為47.2%、71.4%、85.4%、和97%。Beom jun lee等（1997）[9]建立了一個由鐵催化產(chǎn)生羥自由基以使脫氧核糖降解的體系，發(fā)現(xiàn)肌肽可以有效抑制脫氧核糖的降解，表明肌肽具有捕捉羥自由基的能力。
　　2.4  供氫、供電子能力  肌肽將電子供給自由基的功能通常與其抗氧化性有關。Kohen 認為肌肽能抑制鐵催化脂氧化是因為肌肽能作為氫供體，維持鐵離子的二價狀態(tài)，使其不能與O2發(fā)生電子傳遞而產(chǎn)生自由基，從而達到抑制效果。年，Kohen等（1988）做了肌肽的循環(huán)伏安圖，結果表明，在循環(huán)伏安圖上肌肽在+0.75V和+1.25V有兩個陽極峰，這說明肌肽是可以作為還原劑的，因而象抗壞血酸一樣，也可以起抗氧化作用[6]。
　　2.5  其他方面  肌肽具有緩沖生理pH的能力，可減少因體系pH的變化而產(chǎn)生的脂過氧化。當加入肌肽時會引起介質PH上升，使鐵催化產(chǎn)生自由基的有效性減弱，因而減弱脂類過氧化作用[9]。還有研究[4，6.9]認為肌肽具有類似SOD（超氧化物歧化酶）和脂類過氧化物酶活性。肌肽可抑制大量不同的脂類氧化強化劑如氫過氧物活化的血紅蛋白，脂加氧酶，光敏化的核黃素（可產(chǎn)生單線態(tài)氧）[3，12]促進的氧化反應。

　　3  結語
　　肌肽是肌肉組織中的一種天然成分，是具有生物學意義的重要抗氧化劑，可清除活性氧，螯合轉運金屬離子，阻礙蛋白質羰基化。另外，肌肽在治療人類動脈粥樣硬化，糖尿病，白內障，關節(jié)炎等方面國外已有研究，近幾年對其抗衰老作用的研究也較為廣泛。因此，肌肽作為天然的抗氧化劑具有廣闊的應用前景。

參  考  文  獻

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　　2  Crush,K.G.  Comp.Biochem hysiol，1970，34：3
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　　5  Decker E A.Food SCI，1991，56:1179-1181
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　　9  Lee，et al.J Food Sci，1997，62：5
　　10 Beom Lun Lee.Effect of Carnosine and Related Compoumls on Gluclose Oxidation and Protein Grycation in vitro.J.Biochem  Mol Biol，1999，32：4,370-378
　　11 Decker E A，et al.Agric Food Chem，1992，40:756-759
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　　13 Stecchini M L，et al.Food SCI，1998，63:147-149
　　14 Aruoma O L，et al.Biochem J，1989，264:863-869
　　15王愛民，等.基礎醫(yī)學與臨床，1995，15（1），74