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谷氨酰胺及其二肽的营养生理研究进展

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谷氨酰胺及其二肽的营养生理研究进展 广州食品工业科技Guar—lgzhou Food — Science andTechnology vo1.17 No.3(,~ 谷氨酰胺及其二肽的营养生理研究进展 汪世华 (中科院武汉病毒研究所 武汉 4 30071) 摘 要 谷氨酰胺 (GIn)因其对人和动物的重要生理作用而引起广泛关注,大量的证据表明答氨酰胺是一种 十分重要的具有特殊营养作用的条件必需氨基酸 但由于它的不稳定性及低溶解度,使其应用受到限制,答氨酰 胺二肽克服了它的缺点并可被分解为氨基酸而被利用,且无任何毒副作用和不良反应 ...

谷氨酰胺及其二肽的营养生理研究进展
广州食品工业科技Guar—lgzhou Food — Science andTechnology vo1.17 No.3(,~ 谷氨酰胺及其二肽的营养生理研究进展 汪世华 (中科院武汉病毒研究所 武汉 4 30071) 摘 要 谷氨酰胺 (GIn)因其对人和动物的重要生理作用而引起广泛关注,大量的证据表明答氨酰胺是一种 十分重要的具有特殊营养作用的条件必需氨基酸 但由于它的不稳定性及低溶解度,使其应用受到限制,答氨酰 胺二肽克服了它的缺点并可被分解为氨基酸而被利用,且无任何毒副作用和不良反应 综述了谷氨酰胺及其二肽 的营养生理作 用研究进展 。 关键词 谷氨酰胺 各氨酰肽二肽 营养生理 Abstract Glutamine caused an extensive scientific interest because of its important p时 siologic function in ammal and human But the knowledge on using of glutamine in~mdfional physiology limited due to its instabili~ and lower soIubility.However,the dipeptid~containing Glutamine is able to be used for this purpose.It was proved that after infusion, the dipepfide Callsed no undesirable side effects,and could be decon~posed into the amino acids an d he utilized.In this paper,the nutritional physiology of Glulamine and Glutamine—dipeptide were reviewed . Kery wordws Glutam ine: Glutamine—Dipeptide. nutrldonal physiology 谷氨酰胺是 L.谷氨酸 Y一羧基酰化的 一种 氨基酸,结构式为 NH2OC.CH2.CH:一CH(NH2) COOH。被认 为是 目前所知道的最重要的氨基 酸之一,由于谷氨酰胺具有许多特殊 的功能浒 多科学家将其归类为条件必需氨基酸。当肌体 生病时,这类氨基酸是必须的,应补充更多的 谷氨酰胺,是一种极有发展前途的新药⋯。 谷氨酰胺二肽是谷氨酰胺和其它氨基酸形 成的二肽,它 的溶解度和稳定性都比谷氨酰胺 高,加热时也不生成有毒的焦谷氨酸 ,因而近 年来谷氨酰胺二肽应用逐步增加 ,它的许 多生 理作用在谷氨酰胺二肽中也逐步得 以证实 J 1 谷氨酰胺的营养生理作用 1.1 肠道的谷氨酰胺营养 Newsholne指出,复制细胞的谷氨酰胺代 谢最重要的途径是 由 n.酮戊 _酸变为草酰 乙 酸,后者又转变为丙酮酸,由谷氨酰胺碳来源 的丙酮酸很少经 TCA氧化,尽管复制细胞所有 的 TCA酶活性都很高,Nowsholne认为这种现 象是由于谷氨酰胺氧化产生的大量 ATP经过反 馈抑制降低了谷氨酰胺 的利用率 高的谷氨酰 胺利用率提供了最适条件以 TCA 循环调节细 胞周期中嘧啶和嘌呤核苷酸的合成。谷氨酰胺 利用率下降可能会降低细胞增殖率,增殖的小 肠上皮细胞谷氨酰胺的利用率相当高时才能确 保细胞分化和粘膜细胞 的更新。谷氨酰胺在维 持小肠的代谢、结构和功能上起着重要的作用, Klimberg等研究表 明为大鼠提供含谷氨酰胺 的 食品可增加空肠粘膜重和 DNA含量,减少与常 规静脉灌注相联系的绒毛萎缩,而且粘膜 DNA 的增加是显著的,发现谷氨酰胺与表皮生长因 子具有协同作用 Grant的研究也表明供给谷氨 酰胺 的食 品增加 了绒毛高度 和肠道氮含量 。 Salloum 等证实饥饿后基础 日粮添加谷氨酰胺 可加快粘膜 的更新口】。 1.2 谷氨酰胺对胰脏和肝脏的营养作用 Helton等证实了在肠内供应谷氨酰胺也支 持胰脏生长及其它功能,他们也研究了对 6o% 切除小肠和未切 除的大 鼠富含 谷氨酰胺 的 维普资讯 http://www.cqvip.com 踅 [ 童曼三、业型垫旦 兰 !!堡竺 堡 竺! : Z : !璺 2 — — TNP(全静脉营养液)对胰脏外分泌腺的影响,发 和 Von Cramm 曾推测二肽比谷氨酰胺单体稳 现在两种动物中,谷氨酰胺的添加显著增加了 定。后来大量实验证明二肽在体内可有效分解 胰脏重、DNA含量和蛋白重,也增加了总的胰 为其组成的氨基酸而被利用。目前,用于试验 腺胰蛋白酶原和脂酶含量,谷氨酰胺可产生使 的谷氨酰胺二肽主要有两种,甘氨酰谷氨酰胺 胰腺泡增生而非萎缩的有利影响 Li等研究了 (Gly.Gln)和丙氨酰谷氨酰胺(Ala-Gin)。在体内 富含谷氨酰胺的TNP对肝脏脂肪变性的影响, 这两种二肽很快被分解为其组成氨基酸,血中 他们的研究集中在观察过量的碳水化合物能量 只能检测到少量的二肽,仅有微量的二肽 (摄 造成的大 鼠脂肪肝 以及与此相联系 的门脉胰 岛 入量的 1% %)从尿中排出。说明谷氨酰胺 素胰 高血糖素摩尔比的提高,他们研究表明对 二肽可被有效地利用而不会在血中积聚,避免 高渗葡萄糖添加 L谷氨酰胺可防止脂肪肝的形 了二肽可能产生的药理性及生理性损害。Albers 成,可能是通过刺激胰高血糖分泌,从而降低 等的实验证明,健康人体长期静脉注射谷氨酰 了门脉胰岛紊,胰高血糖比率,而增加肝脏脂类 二肽,没有任何副作用及不良反应,不影响正 的输 出 HeRon也发现了在切除大部分小肠 后 常的肝肾功能 。 富含谷氨酰胺的肠内基础 日糖在减缓肝的增重 和脂肪含量方面有益的影响,这些研究表 明外 源谷氨酰能调节胰腺的内分泌l4 J。 1.3 谷氨酰胺与淋巴细胞和巨噬细胞 小肠壁有丰富的淋巴细胞 、巨噬细胞和集 合淋巴结,另外肠系膜也包含大量的淋巴结。 Ardawi和Newsholme等证实了淋巴细胞和巨噬 细胞有高磷依赖性 的谷氨酰胺 酶活性 ,能利用 大量的谷氨酰胺。Newsholme和 Parry Billings 等研究表明在抗原刺激下谷氨酰胺可能对淋巴 细胞的增殖是必需的,Brand等表明增殖的淋 巴细胞对谷氨酰胺的消耗显著增加 】 2 谷氨酰胺的应用途径 由于谷氨酰胺的溶解度低,而且在溶液中 不稳定,在加热条件下生成有毒的焦谷氨酸和 氨,所以商品氨基酸制剂中都不含有谷氨酰胺。 关于谷氨酰胺的应用主要有 以下途径 : 2 1 现配现用 把谷氢酰胺晶体加到氨基酸 溶液中然后过滤,在 8 h内输完。这一一过程必 需无菌操作且’【作繁琐 ,适用范围受到限制16] 2.2 合成谷氨酰胺衍生物 如乙酰谷氨酰胺 , 它容易合成,加热稳定,在体内可形成谷氨酰 胺。但它的利用率较低 ,摄入量 的 20% 40% 被从尿中排泄掉 71。 2_3 应用谷氨酰胺二肽 1919年,Thierfelder 3 谷氨酰二肽的营养生理作用 3.1 谷氨酰胺二肽对创伤后机体的作用 创伤引起机体分解代谢增强,骨胳肌细胞 向血中释放各氨酰胺 ,同时 内脏器官对各氨酰 胺 的摄取增加,为肠道提供能源 ,进行糖异生 或作为前体物合成急性期反应蛋 白。结果导致 血中和细胞内谷氨酰胺浓度下降,骨胳肌分解, 大量氮丢失,机体处于负氮平衡 ,体重下降。 而谷氨酰胺可以抑制蛋白质的合成,细胞内谷 氨 酰胺的浓度可 以调节蛋 白质的平衡 。Roth 等经颈静脉 ,给手术后的狗单独补 以谷氨酰胺 二肽,可 以明显提高血中谷氨酰胺的含量 ,减 少骨胳肌对谷氨酰胺 的释放 。Stehlel】 等把谷氨 酰胺二肽加入到肠外制剂中,可增加手术后病 人的氮平衡 ,使骨胳肌 内谷氨酰胺恢复到术前 水 平 。对 于手术后长 期肠外 TNP 的病人 , Petersson⋯0等的实验表明,谷氨酰胺二肽可维 持骨胳肌中谷氨酰胺的水平,而一旦停止给予, 即使经肠 内进食含谷氨酰胺 的食物,骨胳肌细 胞的谷氨酰胺浓度仍然会降低,可见在创伤后, 含谷氨酰胺二肽的TNP可提高血中和细胞内谷 氨酰胺的浓度 ,减少骨胳肌蛋 白质的分解 ,维 持机体体重,但浓度要足够,补给时间要长 】。 3 2 酰胺二肽对小肠功能的影响 长期TNP都会不同程度地引起机体肠粘膜 维普资讯 http://www.cqvip.com 广州食品工业科技 Guangzhou Food Science andTeclmo]ogy vol 17 No 3(总 67) — — 望 萎缩,吸收功能低下,屏障作用削弱,细菌移 生产大量、廉价的谷氨酰胺二肽,那时含谷氨 位率增高。Schroded 等的研究发现:加有谷 酰胺二肽的新型氨基酸制剂也将问世 。 氨酰胺 的TNP.可明显提高大鼠小肠吸收功能, 增强粘膜酶活性,改善肠粘膜 的形成和结构 。 Tremel[141等的实验表 明:危重病人 的肠外营养 中若含有谷氨酰胺二肽.可以维持肠道的完整 性和正常的功能,阻止粘膜萎缩和炎症引起的 渗透性增高。谷氨酰胺二肽对小肠切除后的影 响研究说明:谷氨酰胺二肽可明显加快小肠残 留段的蛋 白质和核酸含量 ,提高粘膜酶的活性, 增加小肠绒毛高度及粘膜酶的活性,促进残留 小肠的适应性变化 谷氨酰胺是胃肠道上皮细 胞的主要能源物质,血中高浓度的谷氨酰胺, 可明显增加小肠的摄入量。补以谷氨酰胺二肽 可刺激肠粘膜细胞的增殖 ,可能有助于增强粘 膜的屏障功能,减少细菌的移位 烧伤病人肠 内给予谷氨酰肽二肽可明显降低细菌移位率 , 但 正常及感染大 鼠的肠外研究未得 到阳性结 果。此外,辐射和肿瘤治疗 中的腹部照射都可 能引起 胃肠功能紊乱及其损伤。Kilmberg051等 分别在大鼠腹部照射前和照射后经 口给予谷氨 酰胺 ,与对照相 比,无论是照射前还是照射后 给予谷氨酰胺二肽,都可增加小肠绒毛高度和 数量,改善粘膜形态,降低肠出血肠穿孔等与 照射有关的并发症,提高自 F而上率 (100%对 流 5% )。Winters 0161等实验结果显示,谷氨酰 胺二肽可 以提高辐射 后离体 培养 细胞的生存 率。可见可能具有防护作用I”J 谷氨酰胺二肽在肠外营养中的应用是安全 的,也是有效的,具有谷氨酰胺 的许多作用。 它们的生理作用没有明显的差别,所以无论是 Gly—Gin还是 Ala-Gln,都可用来代替谷氨酰胺 用于肠外营养,达到治疗的 目的。但是关键的 问题是二肽的生产,现在的化学合成法产量较 低、且成本高,很难满足市场的需要 已经有 人研究用生物工程菌来生产谷氨酰胺二肽 ,这 是一条很有潜力的途径,可望不久的将来,能 参 考 文 献 1 陆维玮.中国生化药物杂志,1998,3:161~162 2 王福源 工业微生物,1988.3:33~34 3 gaol 陆维玮 中国生化 药物杂志,1988,3:161~162 4 Soube .W 、 1933 Intestinal glutamine metabolism and niltrition.J Nutr.BiocherlL 4:2~9 5 Askanazi J、Carpemtier YA. Michelsen CB et al M uscle and plasma anllno acids following i ury: Influence of inter current infection.AnnSug 1980:191:78 6 Vilmars E,F rst Liljedah 1 Suet al,E赶 ct 0f niltrition intracellular free am acids concenffmi on Jf 1980:4:184. 7 M ac】ennal PA. Btown RA. Rennie Ⅲ relationship between protein synfhesis rate and intracellular glulamine concentration interfused rats skeletal muscle 唧 S 1987:215:187 8 Parry-billing SM.Evan s J Calder PC et al Does glutamine contribution suppression after rrmjor burn? 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Glutamine peptide does not improvement battier function and mocosal immunity 1n total parentera】 nutrition JflEN l993:17:317. 15 Winters R,Mattews R1 Ercal N et al Glutamine protects Chines ovary cells from radiation dilling Life Sci 1994:55 713 16 Veselkova A,Plachy Zeman R dipeptide L—Ala—I_Glutamine its preparation and therapic ase Ceska Slav Farm 1996:45:f4 ~ · { l 维普资讯 http://www.cqvip.com
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