核苷酸具有许多重要生理功能,从编码基因信息到信号传导都扮演重要的角色。近年来动物实验与临床研究证实,核苷酸是“半必需”或“有条件的必需”营养物质,补充核苷酸对机体产生有益的功效。本文主要对核苷酸的功能及其在食品、医药、动物饲养、水产养殖业上的应用作一概述。 一、核苷酸组成与生物合成 核苷酸(NT)是广泛存在于自然界的小分子化合物,它由嘌呤或嘧啶类碱基与脱氧核糖或核糖及1个或多个磷酸基团组成。常见的核苷酸含有单、二或三磷酸基团,如腺苷一磷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)和腺苷三磷酸(ATP)、脱氧腺苷一磷酸(dAMP)、脱氧腺苷二磷酸(dADP)和脱氧腺苷三磷酸(dATP)等。 核苷酸在体内有两种合成途径,它可在细胞内由氨基酸前体如谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、甲酸盐及二氧化碳进行从头合成,也可由核苷酸和核酸水解的游离碱基与磷酸核糖基的补救途径来合成。补救途径比较简单、耗能少且受碱基量调节。有些组织从头合成核苷酸能力有限,需利用补救途径获得碱基如肠粘膜细胞和骨髓造血细胞。对这些快速增长组织,如内源供应不足时,NT可看成半必需营养物质,从外部食物补充,可节约细胞能量、优化功能。 二、核苷酸的生物代谢功能 核苷酸存在于微生物、动物和植物的各种细胞中,参与细胞代谢的许多生化反应,其主要功能为: 1、核酸前体。它是构成脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的结构单元,DNA和RNA都含共价键结合的NT,在基因信号储存、转录和表达上起关键作用。 2、能量代谢。作为高能前体,腺苷三磷酸(ATP)失去磷酸基团放出能量,参与重要的耗能酶反应,并为其他NT提供磷酸基供体。 3、活性中间体。在生物合成途径中,核苷酸及其衍生物作为载体参与其中,如尿苷二磷酸(UDP)是合成多糖的糖基载体,UDP-葡萄糖则是糖元合成中葡萄糖供体。 4、辅酶的组成部分。腺苷酸是三种重要辅酶的组分:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和辅酶A(CoA)。 5、生物调节剂。环腺苷酸(cAMP)是第二信使,调节重要的生物过程,ADP是正常血小板聚集的关键物质。 三、食源核苷酸的消化吸收和代谢 食物中核苷酸作为非蛋白氮化合物存在,大部分以核蛋白形式存在,在肠道内被消化酶解成核酸混合物,在胰核酸酶和磷酸二酯酶作用下,其降解成单一NT,碱式磷酸酶或肠核苷酸酶,再将磷酸基团从核苷酸水解下来生成核苷,核苷酶继续将核苷水解成游离的嘌呤和嘧啶碱基。 动物实验表明,只有小部分NT以游离形式被吸收。食源核酸中90%以上是以核苷和碱基形式被吸收进入肠细胞,但大部分在肝和肠细胞中被降解成尿酸,只有2-5%核苷酸及其衍生物用于组织合成核酸和NT库。 人母乳所含总氮量中约25-30%为非蛋白氮,其中2-5%由NT组成。母乳中NT含量随着哺乳其延长而下降,婴儿出生三个月时母乳中核苷酸含量为初乳的75%。除了NT外,人母乳中还含有核苷、核酸及核苷加合物,表达为潜在可利用核苷总量(TPAN),世界上母乳TPAN平均水平大致相近,如美国(72 mg/L)、欧洲(68 mg/L)和亚洲(69mg/L)。不同哺乳期的TPAN值也几乎无差别。因此,TPAN值作为奶粉中添加核苷酸的参照值。 四、食源核苷酸的生物学功能 NT为“半必需”或“有条件的必需”营养物质,在食物中缺乏并不导致典型的临床缺失症状,但在机体快速生长期,营养不良、某些感染疾病状态或一些调节因素限制体内合成时,也会变成“必需”营养物质,此时摄入NT可节省机体从头合成的消耗,补充补救途径的不足,优化组织功能。 1、 提高免疫功能。动物喂给含NT饲料,比无添加者有更大的免疫应答,增强细胞免疫和体液免疫:移植物抗宿主反应,同种移植物排斥反应,迟发皮肤超敏反应,同种抗原和有丝分裂诱导的淋巴增殖作用,自然杀伤细胞活性,巨噬细胞活性和吞噬能力,对微生物攻击的抵抗,脾脏和淋巴结产生细胞因子。 动物和人体试验都支持这一理论:摄入NT受限的小鼠抵御金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的能力下降,其部分原因至少与细胞调节的免疫受损有关。与食用标准含量NT小鼠相比,没有食用NT小鼠在同种异体移植时存活时间明显延长,这表明T淋巴细胞要依靠体外NT来完善其功能。 有对照的双盲实验表明,喂食添加NT的婴儿配方奶的2个月大的婴儿,其NK活力与母乳喂养的婴儿相似,比不加NT组的NK活力高得多。与不添加NT组相比,添加NT组婴儿体内,经刺激后单核细胞产生的白介素-2比较高。 |