肌肽的抗氧化特性及其作用机理

nety 2007-7-1 18:34

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郭爽，杨国宇，韩立强
(河南农业大学牧医工程学院，郑州  450002)
摘要：肌肽（β-丙氨酰-L-组氨酸）是存在于动物机体组织中的水溶性二肽，具有多功能的抗氧化性质。本文综述了肌肽的抗氧化特性及其作用机理。
关键词：肌肽；抗氧化性；作用机理

　　肌肽是一种天然的水溶性二肽，以较高浓度存在于有氧代谢最活跃的部门—肌肉和脑中。由β-丙氨酸和L-组氨酸在肌肽合成酶的作用下合成[1，2，3]结构为…也有几种相关性二肽如：鹅肌肽，蛇肉肽，高肌肽都是天然存在的。在脊椎动物骨骼肌中，肌肽的含量约为1.6-20.6µmol/g,且白肌纤维中的含量比红肌纤维中的高。肌肽在猪肉，牛肉和鸡肉中的含量分别为4.8,2.0,和15.0mM，在人体肌肉中的含量为2-20mM。研究发现肌肽可以抑制体内由铁，血红素蛋白、脂肪氧化酶和单线态氧催化的氧化反应，还能阻碍蛋白质羰基化及糖化反应。本文就肌肽的抗氧化特性及其作用机理作一介绍。

　　1  肌肽的抗氧化特性

　　肌肽具有多功能的抗氧化活性，国外学者对肌肽的抗氧化作用研究较多，主要包括以下两个方面。
　　1.1  肌肽对脂类氧化的抑制作用  研究结果表明，肌肽(25mM)抑制转运金属、血红蛋白，脂氧合酶和单线态氧催化的脂类过氧化作用，抑制率为35%～96%。Decker Crum（1992）发现肌肽抑制铜催化的磷脂酰胆碱（PC）脂质体氧化也能抑制铜、铁催化的抗坏血酸盐的氧化；肌肽也能抑制鸡肉微粒体由铁-NADPH系统产生的TBARS（TBA-reactive substance，硫代巴比妥酸反应物质）的量，在保温30 min内抑制率为56%～80%。后来也有学者验证了L-肌肽对金属-抗坏血酸催化的磷酸脂酰胆碱脂质体过氧化作用的抑制效果。在Cu2+，Fe2+，Fe3+催化PC过氧化体系中，肌肽对TBARS形成的抑制率（IR）分别为89.1%～95.0%,73.5%～91.9%和14.1%～64.1%，且与用量（1～10 mM）呈正相关。肌肽（1～15 mM）也能有效抑制了Cu2+，Fe2+-过氧化氢催化的PC脂质体过氧化作用中TBARS生成，IR分别为57%～87%和73%～87%[4]。Kansci等（1995）发现肌肽（2 mM）对Fe-抗坏血酸盐诱发的磷脂氧化中的TBARS生成量与pH6.5和pH7.0时的IR分别为10%～12%和30%～45%。Decken Crum(1991)[5]报道肌肽(0.5%～1.5%)有效抑制了冷冻碎猪肉在冷藏长达六个月期间的TBARS的形成量,且比脂溶性抗氧化剂如BHT和α-生育酚的作用强。此外，含脂碎牛肉在Hepes缓冲液中（pH7.4）均质，肌肽(20 mM)抑制牛肉均质液的氧化作用，抑制率为76.2%。加入FeCl3后提高了牛肉均质液中脂类过氧化作用，当添加低浓度(0.2 mM)肌肽可抑制该氧化。另有报道，肌肽还能降低过氧化自由基引发的亚油酸的氧化率。对Fe2+抗坏血酸盐引发的存在着脂类氢过氧化物的亚油酸过氧化作用，肌肽(5～25 mM)可显著抑制脂类过氧化反应[6]。
　　1.2  肌肽对非脂类氧化损伤的抑制作用  据报道肌肽可抑制蛋白质的氧化修饰作用。Stadtman报道一些氨基酸残基能被氧化成羰基衍生物，常把含羰基蛋白质作为检测蛋白质损伤的一种方法。Wen-lye yan，Lee-weng chang（2002）[7]研究，在Fecl3，H2O2，VC的反应体系中，肌肽对清蛋白的羰基化有抑制作用，结果表明肌肽（16.67～50 mg/ml）对蛋白质氧化的保护作用随浓度增大而增大，而0～16.67 mg/ml没有明显作用。因此，较高剂量的肌肽对蛋白质的氧化损伤有抑制效果且能稳定蛋白质的抗氧化能力。Takashi，Nagasawa等（2001）[8]报道在肌肉均浆加入肌肽（终浓度为25 mM）可显著降低由Fe-H2O2引发的蛋白质羰基化作用，且呈浓度依赖性，所需肌肽的最小浓度为2.5 mM。另有报道，肌肽降低由醛类引起的蛋白质损伤的有效浓度为10 mM。Erica Decker，Vadim Ivanov（2001）研究表明肌肽对由Cu2+催化的LDL的氧化反应有明显的抑制效果。Lee，Hendrick（1997）[9]报道在100 mM抗坏血酸存在条件下，肌肽能抑制有金属离子催化的脱氧核糖的降解，作用且呈浓度依赖性。当铜作催化剂时，低浓度的肌肽作用效果好；当铁存在时，高浓度的肌肽效果好。研究表明，金属离子能够催化葡萄糖氧化形成α-酮醛。在10 Mm Cu2+存在体系中，0.1 mM和1 mM肌肽能够有效地抑制α-酮醛的形成。同时也研究了，在50 mM抗坏血酸，0.8 mM H2O2和25 mM葡萄糖存在体中，HAS（人血清蛋白）羰基化程度双倍于对照，当加入肌肽（2 mM），鹅肌肽（2 mM）及高肌肽（2 mM）后，对HAS氧化的抑制率分别为44%，23%，28%[10]。

　　2  肌肽的抗氧化机理
　　2.1 自身的结构  肌肽(β-丙氨酰-L-组氨酸)，是由丙氨酸和组氨酸构成的二肽，β-丙氨酸虽然不构成结构氨基酸或蛋白质，但却是辅酶A的组分。Kohen等[6]选用一系列与肌肽有关的化合物进行试验，发现L-丙氨酰—L组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-丙氨酸无任何抗氧化活性。表明肌肽的抗氧化性直接来自其中的咪唑环。Wendy等人1994年也通过试验证明了肌肽与OH形成的化合物与其中的组氨酸残基有关。但实验也表明，游离的L-Ala基本上无抗氧化作用，而游离组氨酸的OH除能力不及肌肽。这说明肌肽的抗氧化性还与其肽键有关。
　　2.2  金属离子的螯和作用  肌肽能够保护生物效应组织，防止氧化损害的机制之一是螯合转运金属离子，防止它们与过氧化物反应，参与破坏性的Fenton反应。很多学者认为，肌肽对金属离子催化的脂质氧化的抑制是因为它能与金属离子结合，形成一种非活性复合物而降低了金属离子的催化活力。然而Decker等人[11]认为，也可能是肌肽与金属离子的复合物，并不会影响金属离子的催化活力，但由于复合，使肌肽与自由基产生点极为接近，自由基一旦产生，便马上被肌肽清除，从而减缓了氧化反应。这和Kohen认为金属离子-肌肽复合物具有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]认为肌肽是有效的自由基清除剂，能清除O2-，OH，过氧化自由基（ROO）等，因而抑制了脂类氧化。王爱民等（1995）[15]以硫酸钡做刺激物，建立了一个稳定的全血多形白细胞（PMN）鲁米诺依赖的化学发光体系，研究了肌肽对氧自由基的清除作用。当该体系中加入不同浓度的肌肽后，可见明显的对化学发光的抑制作用。设标准对照的发光值为100%，测得2.5、5、10、15 mM不同浓度肌肽对发光作用的抑制率分别为47.2%、71.4%、85.4%、和97%。Beom jun lee等（1997）[9]建立了一个由铁催化产生羟自由基以使脱氧核糖降解的体系，发现肌肽可以有效抑制脱氧核糖的降解，表明肌肽具有捕捉羟自由基的能力。
　　2.4  供氢、供电子能力  肌肽将电子供给自由基的功能通常与其抗氧化性有关。Kohen 认为肌肽能抑制铁催化脂氧化是因为肌肽能作为氢供体，维持铁离子的二价状态，使其不能与O2发生电子传递而产生自由基，从而达到抑制效果。年，Kohen等（1988）做了肌肽的循环伏安图，结果表明，在循环伏安图上肌肽在+0.75V和+1.25V有两个阳极峰，这说明肌肽是可以作为还原剂的，因而象抗坏血酸一样，也可以起抗氧化作用[6]。
　　2.5  其他方面  肌肽具有缓冲生理pH的能力，可减少因体系pH的变化而产生的脂过氧化。当加入肌肽时会引起介质PH上升，使铁催化产生自由基的有效性减弱，因而减弱脂类过氧化作用[9]。还有研究[4，6.9]认为肌肽具有类似SOD（超氧化物歧化酶）和脂类过氧化物酶活性。肌肽可抑制大量不同的脂类氧化强化剂如氢过氧物活化的血红蛋白，脂加氧酶，光敏化的核黄素（可产生单线态氧）[3，12]促进的氧化反应。

　　3  结语
　　肌肽是肌肉组织中的一种天然成分，是具有生物学意义的重要抗氧化剂，可清除活性氧，螯合转运金属离子，阻碍蛋白质羰基化。另外，肌肽在治疗人类动脉粥样硬化，糖尿病，白内障，关节炎等方面国外已有研究，近几年对其抗衰老作用的研究也较为广泛。因此，肌肽作为天然的抗氧化剂具有广阔的应用前景。

参  考  文  献

　　1　Bauer k,et al.Eur J Biochem,1994,219:43.
　　2  Crush,K.G.  Comp.Biochem hysiol，1970，34：3
　　3  Flancbaum L，et al.Agents and Actions，1990，31：190
　　4  Lee B J，et al.Food SCI，1998，63:394-398
　　5  Decker E A.Food SCI，1991，56:1179-1181
　　6  Kohen R，et al.Proc Nat Acad Sci USA,1988,85:3175-3179
　　7  Nen-lye Yan，et al.Inhibition of Lipid Peroxidation and Nonlipil Oxidative Damage by Carnosin.J.JAOCS,2002,(79):4
　　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
　　14 Aruoma O L，et al.Biochem J，1989，264:863-869
　　15王爱民，等.基础医学与临床，1995，15（1），74