Glycine甘氨酸的应用

背景^{[1][2][3][4][5]}

甘氨酸（Glycine，缩写Gly）又名氨基乙酸，其化学式为C2H5NO2是一种无色，甜味的结晶固体。它是唯一的非手性蛋白原氨基酸。由于其仅有一个氢原子的最小侧链，它可以适合亲水或疏水环境。酰基自由基是甘氨酰。氨酸是其具有单一的氢原子作为其侧链的氨基酸。它是最简单的氨基酸。所述化学式的甘氨酸是NH 2-CH 2-COOH。甘氨酸是蛋白质氨基酸之一。

它由所有人编码以GG开头的密码子（GGU，GGC，GGA，GGG）。甘氨酸对人类饮食不是必需的，因为它在体内由氨基酸丝氨酸生物合成，而氨基酸丝氨酸又来自3-磷酸​甘油酸，但甘氨酸生物合成的代谢能力不满足胶原合成的需要。在大多数生物中，酶丝氨酸羟甲基转移酶通过辅因子吡哆醛磷酸盐催化这种转化：

丝氨酸+四氢叶酸→甘氨酸+N 5，N 10-乙烯四氢叶酸+水。

在脊椎动物的肝脏中，甘氨酸合成由甘氨酸合成酶（也称为甘氨酸裂解酶）催化。甘氨酸的主要功能是作为蛋白质的前体。大多数蛋白质仅包含少量甘氨酸，胶原蛋白其含有约35％的甘氨酸，因为其与羟脯氨酸一起形成胶原蛋白的螺旋结构中的周期性重复作用。在高等真核生物中，δ-氨基乙酰丙酸（卟啉的关键前体）通过酶ALA合成酶从甘氨酸和琥珀酰-CoA生物合成。

甘氨酸提供所有嘌呤的中心C 2 N亚基。甘氨酸是一种抑制性神经递质在中枢神经系统中，特别是在脊髓，脑干和视网膜。当甘氨酸受体被激活时，氯离子通过离子型受体进入神经元，引起抑制性突触后电位（IPSP）。甘氨酸是一种需要共激动剂具有沿谷氨酸对NMDA受体。与甘氨酸在脊髓中的抑制作用相反，这种行为在兴奋的（NMDA）谷氨酸能受体上得到促进。甘氨酸的LD 50在大鼠（口服）中为7930 mg/kg，并且它通常由于过度兴奋而导致死亡。

甘氨酸也可作为营养增补剂广泛应用于医药、食品等领域。例如，将甘氨酸与谷氨酸、丙氨酸一起使用，对防治前列腺肥大并发症、排尿障碍、频尿、残尿等症状颇有效果，其本身还能改善睡眠质量。根据甘氨酸的制备工艺和产品的纯度可分为食品级、医药级、饲料级和工业级四种规格产品。

在医药方面，甘氨酸单独使用可治疗重疗肌无力等营养失调症，促进脂肪代谢；作为一种蛋白质氨基酸可作为复方氨基酸输液和口服氨基酸制剂的重要原料；亦可作为原料进一步合成DL-笨丙氨酸和L-苏氨酸等；作为原料还可以合成治疗高血压药物地拉普利、抑制胃溃疡药用碳酸钙制剂等。

研究应用^[6][7]

1.甘氨酸对小鼠心肌缺血性损伤的防治作用

研究方法预先给予昆明种小鼠 2 0 %GLY 0 0 2 5mL/g灌胃 ,每日 2次 ,1周后腹腔注射垂体后叶素 2 0U/kg诱导急性心肌缺血 ;观察心电图的变化及心肌组织一氧化氮合酶 (NOS)、超氧化物歧化酶 (SOD)、脂质过氧化物丙二醛 (MDA)的含量。

结果 :①GLY明显减少缺血心脏的心电图J点的变化幅度 ;②GLY显著增加心肌组织NOS、SOD的活性 ,而使心肌组织MDA含量显著降低。结论 :GLY有预防缺血性损伤 ,保护心脏的作用 ,其机制可能与增加NOS、SOD活性和减少MDA含量有关。

2.甘氨酸对小鼠体重及脂质代谢的影响

研究方法健康成年昆明种小鼠80只,雌雄各半,随机分4组:对照组、高脂饮食组(HF)、Gly组、Gly+HF组,按各组要求分别给予正常饲料和高脂饲料喂养。以Gly等药物定量腹腔注射处理。连续12d,观察体重变化,实验末取血测定血脂4项(TC、TG、HDL-C、LDL),摘取雄性小鼠附睾周围脂肪垫和肾周脂肪垫,摘取雌性鼠腹部脂肪垫和肾周脂肪垫,称重并记录,留取肝脏组织并观察病理变化。

结果:HF组体重明显低于对照组,体脂含量无明显差异;Gly组的体重和体脂含量均明显低于对照组;Gly+HF组体重和体脂含量均明显低于HF组;Gly组血清TC和TG的含量显著低于对照组;Gly+HF组血脂4项与HF组相比没有显著差异;光镜下HF组肝组织可见弥漫性脂肪变性,Gly+HF组肝组织脂肪变性少,肝细胞内脂滴小且少。结论:Gly对正常饮食和高脂饮食的小鼠都有降低体重和体脂含量的作用,并能降低血脂,有预防肝脂肪变的作用。

参考文献

[1] Nelson,David L.;Cox,Michael M.(2005),Principles of Biochemistry(4th ed.),New York:W.H.Freeman,pp.127,675–77,844,854,ISBN 0-7167-4339-6

[2] Hahn RG(1993)."Dose-dependent half-life of glycine".Urological Research.21(4):289–291.doi:10.1007/BF00307714.PMID 8212419.

[3] Szpak,Paul(2011)."Fish bone chemistry and ultrastructure:implications for taphonomy and stable isotope analysis".Journal of Archaeological Science.38(12):3358–3372.doi:10.1016/j.jas.2011.07.022.

[4] "Recent development in NMDA receptors".Chinese Medical Journal.2000.

[5] "Safety(MSDS)data for glycine".The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University.2005.Retrieved 2006-11-01.

[6] 甘氨酸对小鼠心肌缺血性损伤的防治作用研究[J].周琼,陆大祥,付咏梅,王华东.中国病理生理杂志.2002(04)

[7] 甘氨酸对小鼠心肌缺血性损伤的防治作用研究[J].周琼,陆大祥,付咏梅,王华东.中国病理生理杂志.2002(04)