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
(河南農業大學牧醫工程學院，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。研究發現肌肽可以抑制體內由鐵，血紅素蛋白、脂肪氧化酶和單線態氧催化的氧化反應，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，脂氧合酶和單線態氧催化的脂類過氧化作用，抑制率為35%～96%。Decker Crum（1992）發現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系統產生的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+，Fe2+，Fe3+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+，Fe2+-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）發現肌肽（2 mM）對Fe-抗壞血酸鹽誘發的磷脂氧化中的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的亞油酸的氧化率。對Fe2+抗壞血酸鹽引發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，發現L-丙氨酰—L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。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，使肌肽與自由基產生點極為接近，自由基一旦產生，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，建立了一個穩定的全血多形白細胞（PMN）魯米諾依賴的化學發光體系，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光的抑制作用。設標準對照的發光值為100%，測得2.5、5、10、15 mM不同濃度肌肽對發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生羥自由基以使脫氧核糖降解的體系，發現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，使其不能與O2發生電子傳遞而產生自由基，從而達到抑制效果。年，Kohen等（1988）做了肌肽的循環伏安圖，結果表明，在循環伏安圖上肌肽在+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（可產生單線態氧）[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

　　1　Bauer k,et al.Eur J Biochem,1994,219:43.
　　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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　　8  Takashi，et al..J Mol cell Biochem，2001，225：29-34
　　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
　　12 Stecchini M L，et al.Food SCI，1998，63:147-149
　　13 Stecchini M L，et al.Food SCI，1998，63:147-149
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