磷脂酰丝氨酸的主要应用

概述【1】

磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，简称PS)是一种唯一能够调控细胞膜关键蛋白功能的磷脂，它广泛存在于所有动物、高等植物以及微生物的膜中，是细胞膜重要的组分之一，另外它也是大脑中主要的酸性磷脂，约占哺乳类动物脑中全部磷脂的10%～20%。对许多细胞代谢过程有重要的调节作用，其主要功能是可提高脑细胞活力，对治疗脑萎缩、预防老年痴呆症，改善老年人的大脑功能有很好的疗效；同时对修复大脑损伤、治疗儿童多动症具有非常显著的作用；另外对促进脑疲劳的恢复、平衡情绪、缓解抑郁也有一定的疗效。

理化性质【3】

纯PS为白色蜡状固体,溶于含少量水的多数非极性溶剂,不溶于无水丙酮,可用氯仿甲醇提取法从组织细胞中提取。当PS溶于水时,除极少数形成真溶液外,绝大部分不溶的脂类形成微团。在pH7时,PS带有两个负电荷和一个正电荷,净剩一个负电荷。用弱碱水解生成脂肪酸的金属盐,剩余部分不被水解;用强碱水解则生成脂肪酸、丝氨酸和磷酸甘油。PS暴露空气中易被氧化,颜色逐渐变深,由白色到黄色,最后呈黑色。自然态的PS几乎不受酒精影响,饱和PS和酒精形成交错链状凝胶,而二棕榈酰基-磷脂酰丝氨酸与5%的酒精在室温下相互作用能诱导形成规则的凝胶。

结构【5】

PS由三部分组成亲水性的甘油骨架为头部,两个较长烃链的亲油基团为尾部。头部由三个基团组成丝氨酸残基与磷酸残基结合后与C-3位甘油的轻基连接甘油的另外两个轻基分别与脂肪酸成酷后组成尾部。甘油C-2位的脂肪酸与C-1位的脂肪酸相比,碳链一般更长,而且不饱和键更多。磷脂酞丝氨酸（PS）指的是一组化合物,而并非单一成分,这是由于不同来源的原料提取的产品脂乙酞残基变化非常大。PS具有双亲性,即它有亲水性的同时又具有亲油性。其结构决定了它的独特性质,带有负电荷的头部为亲水性（或水溶性）,由脂肪酸组成的尾部为亲脂性（或脂溶性）。

药代动力学【6】

从牛脑皮层提取的PS（BC一PS）口服吸收较慢,大鼠随进食给药后,4h内血药浓度呈上升趋势,24h后达高峰。小鼠口服混人奶中的〔14C〕一BC一PS,吸收峰在服药后30min。

BC一PS静脉给药后血浆清除极快,呈双相曲线。相分布曲线的半衰期为5min,主要反映肝脏对该药的摄取;第二相分布曲线的半衰期为15min,可能与血细胞的作用有关。除肝脏外,肺和脾对BC一PS的摄取也很重要,进人大脑的药量较少,主要集中于皮层、丘脑和海马等部位。

进人血液的BC一PS有一部分经脱按转化成磷脂酞乙醇胺,或经脱酞基生成溶血PS,亦可脱去丝氨酸,后者再进人氨基酸代谢通路。但在血浆中,脂溶性磷脂酸代谢物仍占主要地位,其中主要是原形药物。BC一PS在肝脏和大脑中的代谢过程与血液中类似。无论给药方式如何,BC一PS主要经肠道排泄,其次是肾脏,经肠道排泄的以脂溶性代谢物及原形药物为主,经肾脏排泄的则以水溶性代谢物为主。

生理活动功能【4】

1.提高大脑细胞活力，可以预防老年痴呆症、治疗脑部萎缩、改善和保养老年人的大脑记忆等疾病。随着人类龄的增长，大脑PS的流失可能造成相关功能的衰退甚至丧失，如记忆能力与认知能力等。有研究表明，补充PS可以在一定程度上刺激多巴胺类物质的释放，提高神经介质乙酰胆碱的产生数量，强化脑内葡萄糖的代谢，降低氢化可的松分泌，甚至影响脑细胞膜负载固醇类物质的代谢活动改变细胞膜的流动性。经临床试验验证，PS的摄入对阿尔兹莫氏症（Alzheimer’sDisease）具有很好疗效。

2.减少压力激素及相关因子的分泌，促进脑部疲劳恢复、平衡不稳定情绪，对缓解抑郁症也有一定的疗效。PS能够调节脑内情绪神经传输递质的激素水平，同时可以抑制血清中促肾上腺皮质激素和可的松等的水平。有临床案例研究，PS对抑郁症病人情绪紊乱、行为异常、焦虑及易怒等症状具有明显改善效果，并在临床期间未出现任何副作用。

3.改善青少年学生的记忆效果，增强学习时的集中力，有效提升学习成绩。并且，对治疗儿童多动症等病症也具有非常显著的作用。PS是神经系统中一种重要营养物质，不仅可以激活神经传输过程各种酶的活性能力，减缓神经递质的减少，还可以修复多种脑部损伤，清除多数有害物质。对因为脑营养不良、脑部损伤或遗传性神经递质数量下降所造成的小儿多动症均有着优越的治疗效果。

制备方法【1】

1.提取法

提取法主要是从植物细胞、动物的卵磷脂中提取PS，由于植物中的PS含量较少，所以提取法以动物的卵磷脂中提取为主，从动物中提取主要是动物的大脑及内脏，目前国外大部分以牛、羊、兔、马、驴等家禽的动物脑为原料来提取PS。

2.酶转化法

酶转化法主要是以天然的卵磷脂为基质，加入丝氨酸，在磷脂酶D的作用下，生成磷脂酰丝氨酸。其反应原理是磷脂酶D催化转酰基反应，是多种含有伯、仲位羟基的分子与磷脂上的乙酰胺或胆碱基团进行交换反应而形成新的磷脂。

图1为生物酶法制备磷脂酰丝氨酸

3.磷脂酰丝氨酸的分离纯化方法

通过提取法或酶转化法制的磷脂酰丝氨酸含有多种物质，其中包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酸、磷脂酰甘油等，由于这些物质的结构相似、性质相差不大，所以分离起来比较困难。目前用于磷脂酰丝氨酸纯化的方法有溶剂萃取法、色谱法以及其它分离方法。

（1）溶剂萃取法

溶剂萃取法是根据磷脂酰丝氨酸在溶剂中溶解度的差异而进行分离的。磷脂酰丝氨酸在一些溶剂中具有很好的溶解度，如石油醚、乙醚、氯仿及四氢吠喃等有机溶剂，在甲醇及丙酮中则不溶。根据相似相溶原理，非极性溶剂对磷脂酰丝氨酸具有较好溶解性，但选择性不是很好;而强极性溶剂虽然对磷脂的溶解性不好，但在低浓度下却对磷脂酰丝氨酸有非常高的选择性。所以，为了得到纯度较高的磷脂酰丝氨酸，需要极性和非极性的复配溶液；动物组织为原料，应用氯仿-甲醇-水为溶剂进行萃取富集磷脂酰丝氨酸，得到纯度较高的磷脂酰丝氨酸。溶剂萃取法具有操作简单，溶剂来源广泛，处理量大等优点，经处理以后可以得到纯度为80%的PS，如要得到纯度较高的PS，需要用其他方法进一步纯化分离。

（2）色谱法

色谱法主要是根据支撑材料对磷脂中不同组分的吸附能力不同而加以分离。主要包括柱色谱法和高效液相色谱法。柱层析法是根据柱填充材料对磷脂中不同组分的吸附能力不同而加以分离。吸附柱色谱法虽然可以得到含量较高的PS，但是处理量十分有限，而且要用到许多有一定毒性的有机溶剂，溶剂的蒸发消耗大量能源，以及产品中的溶剂残留，分离过程耗时，并且不适合极性磷脂的分离；高效液相色谱法具有高压、高选择性、高灵敏度和高速等特点，近年来逐步发展用高效液相色谱来分离和分析磷脂酰丝氨酸。用高效液相色谱分析磷脂酰丝氨酸的困难在于磷脂酰丝氨酸分子的低挥发性、不耐高温、弱紫外吸收、易吸水、稳定性差。而且，不同来源的磷脂酰丝氨酸组成成分不同，分子中脂肪酸链长度、不饱和度也有差别。磷脂酰丝氨酸分子本身的这种异质性会导致磷脂酰丝氨酸分离过程中出现色谱峰的重叠、拖尾问题，这种方法现在仍处于探索阶段。

（3）其他分离方法

探头正面或负面离子快速原子轰击质谱法表面沉析技术已经运用于磷脂酰丝氨酸的分离和鉴定。应用高效毛细管电泳或胶束电动毛细管色谱技术同时分离和定量分析磷脂样品中的其他甘油磷脂，胶束电动毛细管色谱法可以快速分离磷脂酰丝氨酸并且溶剂消耗少。

应用【1】【2】

1.改善记忆力、延缓脑疲劳，治疗老年痴呆症

造成疾病的主要原因是大脑随着身体的衰老而衰老。当年龄到了一定的时期，大脑中胆固醇的含量就会增加，而包括PS在内的一些重要磷脂的含量则会相应地减少。这一化学变化导致正常细胞膜中，酶活性和运输能力的下降，同时神经结点———突触也在减少，大脑的记忆力就会随之降低。磷脂酰丝氨酸能调节大脑中的胆固醇与磷脂的比例，恢复脑细胞膜的正常流动性和化学组成，活化脑细胞，提高大脑中活性酶的活性，增强记忆力。

2.缓解精神压力

研究表明，磷脂酰丝氨酸能显著降低从事紧张工作的人们体内过多的应激激素的水平，可以促进注意力集中、提高警觉性和记忆力，缓解不良情绪。

3.修复脑损伤、治疗儿童多动症

磷脂酰丝氨酸是一种神经的主要成分，能营养和活化脑中各种酶的活性、减缓神经递质的减少、通过翻转到细胞外侧修复大脑损伤、清除有害物质，提高注意力、集中精力、改善过动状态。研究表明，脑神经递质数量不足会降低中枢神经系统的抑制活动，使孩子的动作增多。磷脂酰丝氨酸是一种重要的神经成分，能营养大脑成分，活化大脑各种相关酶类物质，进而减缓这种由于脑神经递质数量不足而产生多动症的现象的发生。

4.竞技运动营养

PS能帮助维持大脑的功能平衡(在功能亢进时降低其兴奋性，在功能抑止时使其兴奋)，消除神经疲劳的危害；PS能抑制运动产生的ACTH和皮质醇，提高睾酮/皮质醇比值，减少肌肉组织中氨基酸的流失；PS能防止运动紧张和超负荷训练引起的生理衰退；PS能保护肌肉膜，避免由于肌肉损伤形成的磷脂酶损坏；PS能提高葡萄糖向肌肉细胞的传输效率，保护营养物质不从肌肉细胞中流失；PS能够加快体能恢复，防止肌肉疼痛；PS能够改善运动员在训练比赛中的心理状况，缓解精神紧张，调节比赛情绪。

5.治疗抑郁症

去甲肾上腺素和5-羟色胺等单胺类神经递质能传递兴奋，因此单胺的下降或缺少将抑制兴奋的传递，引起抑郁症。服用PS 前后患者血浆中去甲肾上腺素和 5-羟色胺浓度上升，患者抑郁度平均降低 70% ，显著改善了情绪紊乱、行为异常、焦虑和易怒等症状。

6.激活酶的辅助因子

很多信号转导关键蛋白需要PS作酶的辅助因子才能达到最适活性，蛋白激酶C(PKC)的活化就是一个经典实例。活化前的PKC初酶位于胞质，呈钝化状态，在二脂酰甘油(DAG)作用下由胞质转移到细胞膜，成“待激活态”。经酶催化，PKC与Ca2+、PS、DAG形成活化的PKC?PS?DAG?Ca2+复合物。激活的蛋白酶激酶C可以使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化，从而影响生物信息传导。

主要参考资料

[1]杨伟东,马亚宁.磷脂酰丝氨酸的制备与研究进展[J].内蒙古农业科技,2009(04):83-84+90.

[2]饶雪娥,林伟铃.磷脂酰丝氨酸的应用研究进展[J].海峡药学,2015,27(11):9-11.

[3]周芳,李洪军,杨复习,邹忠义,孟令军,梅琳琳.磷脂酰丝氨酸研究进展[J].食品工业科技,2008(05):297-300.

[4]胡飞. 磷脂酶D制备及其催化合成磷脂酰丝氨酸研究[D].合肥工业大学,2013.

[5]杨治彪. 磷脂酶D制备及催化合成磷脂酰丝氨酸工艺研究[D].西北大学,2008.