韩浩月 邵建忠

上期回顾：上期主要介绍了甘氨酸的生理功能及其合成与代谢途径。

中图分类号：S816 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2018）08-0066-04

5 甘氨酸的益处

5.1 参与肝中毒的解毒

据报道，甘氨酸对提高g-谷氨酰转肽酶、碱性磷酸酶、天冬氨酸转氨酶、组织脂肪酸组成和丙氨酸转氨酶的活性十分有效，因此，口服补充甘氨酸可以有效防止酒精性肝中毒。此外，甘氨酸可以通過维持细胞膜的结构完整性来优化或改变长期摄入酒精人群体内的脂质水平[35]。研究已证实补饲甘氨酸的大鼠血液中酒精浓度很低。Iimuro等（2000）指出甘氨酸是降低血液中酒精含量的极佳预防药物。甘氨酸具有多重生理功效，例如减少长期饲喂酒精的大鼠体内游离脂肪酸的累积，并可调节大鼠脑和肝中个别游离脂肪酸的组成。从上述证据和报告可以看出，甘氨酸作为应对乙醇诱导型中毒的重要保护制剂是非常有效且成功的[36-38]。众所周知，甘氨酸可以降低乙醇在胃中的排空速度；通过这种方式其可以减弱酒精对动物机体的损害作用。在动物模型中，添加甘氨酸可降低酒精诱导型高脂质血症动物体内的脂质水平。相关科学文献也证实，通过诱导糖蛋白中碳水化合物部分的改变，口服甘氨酸可减少酒精的代谢产物，如乙醛。甘氨酸还可以对抗酒精性肝损伤人和动物体内的肝细胞、血浆和红细胞膜中自由基介导型氧化应激[39]。体内试验发现，甘氨酸可预防某些黑色素瘤（如B16）和肝癌，因为甘氨酸可抑制内皮细胞的增殖和血管生成。甘氨酸的其他益处还包括在致命的细胞损伤（如缺氧）方面有防冷冻作用，因为甘氨酸可抑制包括钙蛋白酶在内的非溶酶体蛋白酶对Ca2+的依赖性降解[40]。良性前列腺增生、精神分裂症、中风和一些罕见的遗传性代谢紊乱可以通过补充甘氨酸来治愈。器官移植后某些药物对肾脏的有害副作用可以通过口服甘氨酸来缓解。甘氨酸可以减少酒精的可怕影响。甘氨酸可用于治疗腿部皮肤的伤口和溃疡，其最常用于治疗缺血性中风。甘氨酸具有预防肝中毒的作用。人体每天需要2 g甘氨酸，需从饮食中获取。豆类、鱼类、乳制品和肉类是甘氨酸的理想来源。据报道，如果在大鼠失血性休克苏醒前静脉注射甘氨酸，便可通过降低器官损伤来降低死亡率[41]。口服补充甘氨酸可减少环孢霉素A和D-半乳糖胺引起的内毒素休克损伤[42]。

甘氨酸可抑制肿瘤坏死因子、炎症和巨噬细胞的活化。甘氨酸还可以减少酒精引起的肝脏损伤，并消除由多种类型的肝毒素引起的脂质过氧化再灌注损伤和谷胱甘肽缺乏[43-45]。甘氨酸的其他一些功能是促进胆汁酸结合和叶绿素生成，并且其在血红素、嘌呤和糖异生等许多反应中起着重要作用。甘氨酸和丙氨酸具有改善酒精代谢的特殊功效。甘氨酸可通过甘氨酸门控氯离子通道（Glycine gated chloride channels）降低中性粒细胞中超氧离子的水平。库普弗细胞的氯离子通道可被甘氨酸激活，活化的库普弗细胞可使细胞膜超极化并减少细胞内Ca2+浓度；神经元中的甘氨酸也具备类似的功能。如果甘氨酸摄入过量，也会对人体产生毒性。口服补充甘氨酸的主要缺点是其在消化系统中迅速代谢。甘氨酸可增强酒精从胃中的首过清除（First-pass removal），从而阻止酒精进入肝脏。

5.2 治疗胃肠道功能的紊乱

Jacob等（2003）发现，甘氨酸可通过抑制细胞凋亡来保护胃在肠系膜缺血期间免受损伤[46]。Lee等（2002）证明长期摄取甘氨酸可保护肠道免受再灌注损伤[47]。肠道具有多种类型的膜转运系统，甘氨酸可作为其底物来增加细胞吸收。甘氨酸转运蛋白1（Glycine Transporter 1，GLYT1）受体存在于肠上皮细胞的基底外侧膜中，其主要功能是将甘氨酸导入细胞。甘氨酸在细胞中的这种作用是满足肠上皮细胞的主要需求[48]。Howard等（2010）利用人肠上皮细胞研究GLYT1在甘氨酸抵抗氧化应激的细胞保护作用上的功能[49]。如果在机体发生氧化应激前服用甘氨酸，则其可在不影响甘氨酸吸收速率的基础上保护细胞内谷胱甘肽的水平。细胞内谷胱甘肽水平的保护作用取决于GLYT1受体的独特活性。GLYT1受体为细胞内甘氨酸的积累提供必要的需求。

Tsune等（2003）研究报道，在结肠炎的化学模型中，甘氨酸可使肠道免受由三硝基苯磺酸或葡聚糖硫酸钠引起的损伤。甘氨酸可治愈由三硝基苯磺酸或葡萄糖硫酸钠引起的上皮细胞刺激和损伤[50]。Howard等（2010）研究发现，甘氨酸对肠道上皮细胞的直接影响表现为通过显著改变氧化还原状态（这与甘氨酸对其他黏膜细胞群的多个分子靶标的抗炎作用机理完全不同）而对肠道的完全炎症状态产生特别影响。经鉴定，在服用2，4，6-三硝基苯磺酸（2，4，6-Trinitrobenzene Sulfonic Acid，TNBS）后2 d内口服甘氨酸添加剂可有效减少炎症反应，这表示甘氨酸具有治疗及预防炎症的功效。甘氨酸可以改变多种细胞类型的能力进一步突出了很难仔细分析甘氨酸在减少损伤和炎症上的功能模型。甘氨酸添加剂在预防多种肠道紊乱上十分有效，并且调查研究甘氨酸受体对上皮细胞和免疫细胞特定作用的进一步研究将有助于理解甘氨酸的细胞保护和抗炎作用。

5.3 甘氨酸治疗可预防器官移植的失败

器官移植失败的主要原因是在冷冻缺血条件下保存的移植器官会产生缺血再灌注损伤。器官移植的这种失败可以通过甘氨酸治疗来预防。兔和狗肾脏的冷冻和缺氧缺血损伤可以用甘氨酸来治愈，同时甘氨酸疗法可以改善移植功能[51]。此外，在含有甘氨酸的Carolina溶液中漂洗的肾脏可以防止再灌注损伤或储存损伤，并增强肾脏移植后的肾移植功能和长期存活率[52]。甘氨酸在器官移植中的应用已经在肝脏移植中进行了最为广泛的调查研究。向Carolina漂洗液和冷藏溶液中添加甘氨酸不仅可以治愈储存损伤/再灌注损伤，还可以通过减少大鼠肝脏移植过程中的非实质细胞损伤来增强移植功能和机体健康[53-54]。向供体大鼠体内静脉注射甘氨酸将有效提高移植器官的存活率。目前，由于供临床使用的供体器官严重短缺，作为可移植器官理想来源的无心跳捐赠者正变得越来越重要。来自无心跳供体的移植器官在正常体温的再循环期间内使用25 mg/kg甘氨酸进行处理，可减少器官移植后对内皮细胞和实质细胞的再灌注损伤[55]。人在移植肝脏后，静脉注射甘氨酸可将再灌注损伤降至最低程度。器官移植前，接受者给予250 mL的300 mmoL/L甘氨酸治疗1 h，移植后每天给予25 mL甘氨酸进行治疗。此高水平的转氨酶水平将会降低4倍，胆红素水平也会降低[56]。甘氨酸还可以减少病理改变，如较低的绒毛高度、静脉充血和绒毛上皮细胞丢失，甘氨酸能够减少中性粒细胞浸润，增强氧气供应和血液循环功能[57]。

降低移植器官存活率的其他重要因素之一是排异反应。甘氨酸具有控制免疫反应的能力，并有助于抑制器官移植后的排异反应。通过给予50 mg/kg～300 mg/kg的高剂量甘氨酸，在用绵羊红细胞抗原和伤寒H抗原攻毒的家兔体内，抗体滴度会呈剂量依赖性下降[58]。与极低剂量的环孢霉素A相比，日粮中的甘氨酸和低剂量的环孢菌素A可以提高肾脏从DA大鼠移植到Lewis大鼠体内的同种异体移植器官的存活率，并且还能增强肾功能。尚无科学报告表明甘氨酸可单独提高移植器官的存活率[59]。甘氨酸还可作为生物人造肝中凝胶包埋肝细胞的保护剂。3 mmoL/L甘氨酸具有最为强大的保护功能，甘氨酸可以在缺氧后抑制细胞的坏死[60]。上述讨论的结果证明甘氨酸具备中等程度的免疫抑制特性。

5.4 甘氨酸治疗出血性和内毒素性休克

内毒素性和出血性休克常见于重症患者。组织缺氧、炎症细胞活化、凝血紊乱和毒性介质释放是导致多器官衰竭的主要原因。甘氨酸可显著消除造成多器官衰竭的上述原因，因此，甘氨酸可以有效地用于治疗休克[61]。甘氨酸可以剂量依赖性的方式提高苏醒或出血休克后机体的存活率并减少器官损伤。另一项研究证实，甘氨酸可有效降低出血性休克后转氨酶的释放，降低死亡率，减少肝坏死的发生[62]。内毒素处理可导致肝坏死、肺损伤、血清转氨酶水平升高以及死亡率提高，这些有害影响可通过甘氨酸的短期治疗来消除。甘氨酸持续治疗4周可减少炎症，提高内毒素处理后的存活率，但不能改善肝脏的病理学状态[63]。甘氨酸持续治疗后的明确效果是由于库普弗细胞而非嗜中性粒细胞和肺泡巨噬细胞上甘氨酸门控氯离子通道下调的结果。甘氨酸具有通过减少肺部炎症来提高存活率的特性。甘氨酸可改善肝脏功能，治愈肝脏损伤，并防止由盲肠穿刺和结扎引起的实验性败血症而导致的死亡。根据科学文献报道，我们可以清楚地发现甘氨酸在防止败血症、内毒素性和失血性休克方面非常有效[64]。

5.5 甘氨酸治疗胃溃疡

甘氨酸可减少幽门结扎而引起的酸分泌。甘氨酸还可以保护大鼠避免因受吲哚美辛、体温过低抑制应激和坏死因子（如0.6 mmoL/L盐酸、0.2 mmoL/L氢氧化钠和80%乙醇）影响而出现实验性损伤[65]。甘氨酸具有有效的细胞保护活性和抗溃疡活性。此外，进一步的研究对于解释甘氨酸对胃功能混亂的作用机制以及发现其在治疗和预防胃溃疡上的作用非常重要。

5.6 甘氨酸对关节炎的预防作用

由于甘氨酸是一个能够非常成功地抑制炎症的免疫调节剂，因此其对关节炎的作用是通过关节炎的PG-PS模型在体内进行的。PG-PS是革兰氏阳性菌细胞壁中一种非常重要的结构性组分，它会引发大鼠的类风湿性关节炎。注射PG-PS的大鼠表现为炎症细胞浸润、滑膜增生、水肿和踝关节肿胀，关节炎的PG-PS模型的这些症状可以通过补充甘氨酸来减少[66]。

5.7 甘氨酸治疗癌症

多不饱和脂肪酸和过氧化物酶体增殖剂是非理想的肿瘤促进剂，因为它们能够促进细胞的增殖。库普弗细胞是有丝分裂细胞因子如肿瘤坏死因子α（Tumor Necrosis Factor α，TNFα）非常理想的来源。从饮食中吸收的甘氨酸可以抑制由过氧化物酶体增殖剂——WY-14643和玉米油引起的细胞增殖[67-68]。甘氨酸可阻断库普弗细胞合成TNFα以及核因子κB的激活。甘氨酸可抑制植入的B16黑素瘤细胞的肿瘤生长（抑制65%的生长），这表明甘氨酸具有抗癌特性[69]。

5.8 甘氨酸对血管健康的功效

一位研究人员发现，大鼠体内的血小板具有甘氨酸门控氯离子通道。他们还报道，人血小板同样具有甘氨酸应答反应，且存在甘氨酸门控氯离子通道[70]。Zhong等（2012）报道，预先给予500 mg/kg甘氨酸可以减少心肌缺血的再灌注损伤[71]。其中一位研究人员证明，3 mmoL/L的甘氨酸可以提高体外心肌细胞的存活率，而后进行1 h的缺血试验及再氧化。3 mmoL/L的甘氨酸对体外模型的心脏缺血再灌注也具有保护效用[72]。Sekhar等报道，甘氨酸对饲喂蔗糖的大鼠具有抗高血压作用[73-74]。

6 结论

甘氨酸具有针对各类损伤和疾病的广泛地防御功能。与其他许多营养性非必需氨基酸相似，甘氨酸在控制表观遗传学上起着一个非常重要的作用。甘氨酸在人类和动物体内中具有非常重要的生理功能。甘氨酸是各种重要代谢产物的前体物质，例如谷胱甘肽、卟啉、嘌呤、血红素和肌酸。甘氨酸在中枢神经系统中起神经递质的作用，在外周和神经组织中具有多重功效，如抗氧化、抗炎、防冷冻和免疫调节。口服补充适当剂量的甘氨酸，能够显著减少心血管疾病、各种炎性疾病、癌症、糖尿病和肥胖症患者的多种代谢性疾病。对于甘氨酸在治疗有促炎性细胞因子、再灌注损伤或缺血以及自由基参与的疾病上的作用尚需进一步研究。甘氨酸保护作用的机理仍需全面的剖析，并应采取必要的预防措施以确保能安全摄入合理剂量的甘氨酸。甘氨酸在增强人类和动物的健康、生长和福利方面具有巨大的潜力。

（续完）

原题名：Multifarious beneficial effect of nonessential amino acid，glycine（a review）（英文）

原作者：Meerza Abdul Razak等（印度拉雅拉西马大学生物化学学院）