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“精彩回顧”
在上一期《肌肽與脫羧肌肽的抗氧化與抗糖化機(jī)理》文章里，我們詳細(xì)解釋了肌肽以及脫羧肌肽在對抗自由基方面的原理。
《肌肽與脫羧肌肽的抗氧化與抗糖化機(jī)理》
肌肽和脫羧肌肽可以幫助解決細(xì)胞外或者細(xì)胞內(nèi)的自由基，但是自由基的主要生成場所——線粒體里面的自由基如何清除？本期給大家分享一下近年來公認(rèn)的超級抗氧化劑——麥角硫因。
麥角硫因在結(jié)構(gòu)上集合了谷胱甘肽、組氨酸、甜菜堿的特點(diǎn)，其抗氧化的化學(xué)過程和谷胱甘肽、組氨酸是一樣的，但不具備甜菜堿的功能。
麥角硫因不能透過生物膜，需要借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（OCTN1）運(yùn)輸?shù)侥?nèi)，表皮和真皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上都含有這個蛋白，在線粒體和細(xì)胞核的膜上也能表達(dá)這個蛋白，所以麥角硫因在理論上可以作用于皮膚表皮細(xì)胞，起到抗氧化，保護(hù)DNA和線粒體的作用，但目前只有體外實驗，沒有人體臨床測試數(shù)據(jù)，具體的生理作用還沒有真正弄清楚。所以麥角硫因是否能擔(dān)得起“超級抗氧化劑”的名頭還有待時間的考驗。麥角硫因有旋光性，為了安全或者生物活性，相比合成的麥角硫因，選擇發(fā)酵提取的麥角硫因會更保險。
注：上期“肌肽與脫羧肌肽的抗氧化與抗糖化機(jī)理”中闡述抗糖化作用主要是β-丙氨酸的那個胺基起作用，但后來經(jīng)過反復(fù)思考和查閱相關(guān)資料，可能共軛的咪唑基團(tuán)電子云密度更大，理論上親核作用更強(qiáng)，所以咪唑基團(tuán)才是主要的抗糖化基團(tuán)，但也不十分確定（沒有通過實驗去驗證），歡迎大家提出寶貴的意見。
“麥角硫因”
麥角硫因（L-ergothioneine 簡稱EGT）近幾年大火，其神奇的功效，高昂的價格，讓大多數(shù)品牌趨之若鶩，但這其實是一個發(fā)現(xiàn)了很久的物質(zhì)。該篇文章主要介紹一下麥角硫因的歷史，以及它的功效原理，并不去分析其實際使用以及相關(guān)品牌，觀點(diǎn)不一定正確，若有疑問，可以隨時交流。
1909年，Tanret從麥角（感染麥子的一種真菌）中分離出一種含硫的化合物結(jié)晶，命名為麥角硫因，該物質(zhì)有旋光性。后來人們陸續(xù)從各種菌菇、植物、動物血液中發(fā)現(xiàn)了這個物質(zhì)的存在，并且在某些動物組織中具有相當(dāng)高的濃度，事實上最開始提取麥角硫因大多是以豬血為原料的。
這個物質(zhì)自從發(fā)現(xiàn)以來，其獨(dú)特的性質(zhì)吸引了研究員一個多世紀(jì)，后來證實這種廣泛分布的硫酮僅由非酵母真菌、分枝桿菌和藍(lán)藻合成，高等動植物并沒有辦法合成這個物質(zhì)。但在大多數(shù)豆科植物的種子、谷物、動物的血液和其它組織中都發(fā)現(xiàn)了該物質(zhì)的存在，在人體組織比如血液、晶狀體、肝臟、骨髓、精液中同樣有相當(dāng)量的麥角硫因。原來，這是因為植物通過吸收土壤中的細(xì)菌和真菌合成的麥角硫因進(jìn)入組織，而動物通過飲食攝入而富集。1911年的時候，Barger 和 Ewins研究了它的結(jié)構(gòu)，是一種巰基組氨酸的甜菜堿（結(jié)構(gòu)見圖1）。它有兩種互變結(jié)構(gòu)，在生理pH條件下，主要以硫酮結(jié)構(gòu)（左邊）存在，而硫酮比硫醇穩(wěn)定的多。
看到這個結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們立刻想到了另外的幾個重要的具有生理活性的化學(xué)物質(zhì)，谷胱甘肽（GSH）、組氨酸和甜菜堿。谷胱甘肽是人體內(nèi)非常重要的一種硫醇抗氧化劑，組氨酸是大多數(shù)蛋白質(zhì)的活性基團(tuán)的氨基酸，甜菜堿是非常重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，當(dāng)然對人體的功效非常重要。
事實上，在發(fā)現(xiàn)它之后的幾十年里，科學(xué)家們對比了麥角硫因和這幾個活性成分對細(xì)胞的各種作用，但結(jié)果卻與人們的預(yù)想差距比較大，麥角硫因既不能代替組氨酸，對機(jī)體的抗氧化作用也無法和谷胱甘肽相比，另外也沒有甜菜堿的保濕和促脂吸收功能。人們甚至一度認(rèn)為麥角硫因?qū)θ梭w是惰性的。直到2005年，確定了麥角硫因的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OCTN1。
圖2 麥角硫因通過OCTN1蛋白進(jìn)入細(xì)胞膜或線粒體膜
麥角硫因是一種不透膜的物質(zhì)，需要特定的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白才可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，OCTN1蛋白最初發(fā)現(xiàn)是一種有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)體，協(xié)助轉(zhuǎn)運(yùn)肉堿（轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸）、乙酰膽堿，對麥角硫因具有極高的親和力。OCTN1轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分布在不同的組織細(xì)胞膜上，以腎臟、氣管、骨髓、骨骼肌等上比較多。另外線粒體上含有這個蛋白，主要是為了轉(zhuǎn)運(yùn)肉堿，協(xié)助脂肪酸進(jìn)入進(jìn)入線粒體中氧化。所以麥角硫因是可以進(jìn)入線粒體內(nèi)起到抗氧化作用的物質(zhì)，而且非常容易。
麥角硫因和谷胱甘肽一樣，是一種硫醇，但是谷胱甘肽非常不穩(wěn)定。而麥角硫因在中性和堿性水溶液中一般以硫酮的形式存在，能夠抵抗自身氧化。只有在在H2O2、Cu2+、低pH等條件下才會被氧化成二硫化合物。由于麥角硫因含有咪唑基團(tuán)，也含有巰基，自然也和谷胱甘肽一樣，具有很好的抗氧化作用。有大量的證據(jù)證明，麥角硫因具有強(qiáng)大的抗氧化作用，可以保護(hù)細(xì)胞功能。對體內(nèi)麥角硫因分布測試表明，該化合物優(yōu)先積聚在易發(fā)生高水平氧化應(yīng)激和炎癥的器官、細(xì)胞和分泌物中，如肝臟、腎臟、紅細(xì)胞、晶狀體和精液。另外通過沉默OCTN1蛋白，耗盡細(xì)胞的麥角硫因，導(dǎo)致線粒體成分的氧化負(fù)荷增加，線粒體DNA損傷。敲除OCTN1基因的小鼠更容易受到氧化應(yīng)激和死亡。
還有大量的實驗證實，麥角硫因是一種強(qiáng)大的羥基自由基、次氯酸、單線態(tài)氧的清除劑，能保護(hù)DNA、線粒體免受傷害，見圖3。
圖3：麥角硫因（ET）抵抗自由基，保護(hù)DNA、線粒體的示意圖
KK Dong等人對比了麥角硫因和艾地苯醌、輔酶Q10（結(jié)構(gòu)見圖4）的抗氧化效果。我們知道輔酶Q10是人體自身可以合成的一種非常重要的抗氧化劑，也是線粒體主要的抗氧化劑之一（輔酶Q10不穩(wěn)定，市場上的輔酶Q10大多是包裹的產(chǎn)品，主要作用對象是線粒體，但是否能導(dǎo)入線粒體可能要打問號。在醫(yī)藥領(lǐng)域會通過強(qiáng)陽離子如三苯基磷陽離子來促進(jìn)與線粒體膜的吸附，化妝品中主要通過卵磷脂提高膜吸附的效率。）艾地苯醌是輔酶Q10的同系物，作用于線粒體，加強(qiáng)有氧呼吸和線粒體活性。
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