叶酸

叶酸是一种重要的B族水溶性维生素，1941年从菠菜中分离而出，因绿叶中含量十分丰富而得名，又名喋酰谷氨酸。在自然界中有几种存在形式，其母体化合物是由喋啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸3种成分结合而成。叶酸含有1个或多个谷氨酰基，天然存在的叶酸大都是多谷氨酸形式。叶酸的生物活性形式为四氢叶酸。1981年，美国营养学会命名委员会(CNAIN)把叶酸和具有叶酸生物学活性的有关化合物统称为fo-lacin。一般以重量单位表示生物学活性。
叶酸是一种暗黄色物质，不易溶解于水，其钠盐溶解度较大。在中性和碱性溶液中对热稳定，而在酸性溶液中温度超出100℃即行分解。叶酸及其钠盐在溶液中受光线破坏。
从肝脏和酵母分离出的叶酸主要是含有三个谷氨酸或七个谷氨酸的衍生物。
膳食中的叶酸绝大部分是多谷氨酸化合物，不能完整被吸收到血液中去。用14C标记第二个谷氨酰残基的蝶酰多谷氨酸进行实验，在吸收过程中被分解为蝶酰谷氨酸，血清中无放射性叶酸，而在呼出气体中含有14C。多谷氨酸链的分解在肠粘膜细胞内进行。叶酸在肝脏中有少量贮存。蝶啶核中4-羟基为氨基置换成为4-氨基叶酸，系叶酸的拮抗物，阻碍核酸合成。

叶酸的结构是由一个喋啶，通过一个亚甲基桥与对氨基苯甲酸相邻结成为喋酸(喋呤酰)，再与谷氨酸结合而成。

图1为叶酸分子结构式。

叶酸可以改善巨幼红细胞性贫血，孕妇摄入安全量的叶酸可以防止血管硬化，防止胎儿畸形、早产；另外，孕妇需要在怀孕前三个月就开始补充叶酸才能满足妊娠期的需要，因为一般叶酸摄入人体4周后才能经过转化起到生理作用。哺乳期女性通过补充叶酸可以促进乳汁分泌。
补充叶酸可以改善舌头红肿疼痛、精神萎靡、疲劳、失眠；防止肠内寄生虫和食物中毒；促进皮肤健康，繁殖口腔黏膜溃疡；与泛酸以及对氨基苯甲酸一起服用可以防止白发；身体衰弱时服用可以促进食欲。

由于叶酸在膳食中的重要性逐渐被认识，特别是叶酸与出生缺陷、心血管病及肿瘤的研究逐步深入，叶酸已成为极其重要的微量营养素。自1998年1月1日起，美国已强制规定在某些谷物食品中强化叶酸，FDA规定每1kg谷物食品(面包、面粉、早餐谷物、大米等)强化1.4mg叶酸(DHHS，1996年)。因此，在对我国1988年的RDA进行修订时，增订叶酸的DRIs十分必要。
叶酸的活性形式是四氢叶酸(THFA)，叶酸还原酶将叶酸还原为四氢叶酸时需NADPH，在喋啶核的5、6、7、8位上加进四个氢原子。四氢叶酸是一碳团载体，甲酰、甲醛和甲醇等一碳团的供给体有甲酰谷氨酸、嘌呤、丝氨酸、甘氨酸等。一碳团参入到四氢叶酸的N6或N10位置。叶酸以这种形式在嘌呤与嘧啶的合成、氨基酸的相互转化作用以及某些甲基化的反应中起着重要作用。如四氢叶酸所携带的甲酰基团用于下列各种反应：
①嘌呤合成中2、5、8位碳；
②甘氨酸转变为丝氨酸；
③高半胱氨酸甲基化形成蛋氨酸；
④由尿嘧啶合成胸嘧啶；
⑤由乙醇胺合成胆碱；
⑥尼克酰胺甲基化形成N′-甲基尼克酰胺等。
人体缺乏叶酸产生巨成红细胞贫血，舌炎和腹泻。

叶酸在体内有主动吸收和扩散被动吸收两种方式，吸收部位主要在小肠上部。还原型叶酸的吸收率较高，谷氨酰基愈多吸收率愈低，葡萄糖和维生素C可促进吸收。吸收后的叶酸在体内存于肠壁、肝、骨髓等组织中，在NADPH参与下被叶酸还原酶还原成具有生理活性的四氢叶酸(THFA或FH4 )，参与嘌呤、嘧啶的合成。因此叶酸在蛋白质合成及细胞分裂与生长过程中具有重要作用，对正常红细胞的形成有促进作用。缺乏时可致红细胞中血红蛋白生成减少、细胞成熟受阻，导致巨幼红细胞贫血。人类肠道细菌能合成叶酸，故一般不易缺乏。当吸收不良、代谢失常或长期使用肠道抑菌药物时，可造成叶酸缺乏。
叶酸广泛存在于动植物性食品中，含量丰富的有：内脏、蛋、鱼以及梨、蚕豆、甜菜、菠菜、菜花、芹菜、莴苣、柑橘、坚果类和大豆类食品。人体每日摄入叶酸量维持在每天3.1μg/kg时，体内即可有适量叶酸储备；孕妇每日叶酸总摄入量应大于350μg；婴儿的安全摄入量按kg体重计与成人相似，即每日3.6μg/kg能满足生长与维持正常血象的需要。

叶酸通过尿及胆汁排出，叶酸在尿中的主要产物是乙酰氨基苯甲酰谷氨酸，可见叶酸的分解代谢是先氧化裂解，而后对氨基苯甲酸在肝内部分乙酰化，再排出。通过肾小球滤过之叶酸多数可在肾小管近端再吸收，每日由胆汁排出的叶酸约100μg。从胆汁排出之叶酸也可在小肠重被吸收，因此叶酸的排出量很少，而粪便排出的叶酸由于肠道细菌可合成叶酸而难以确定。成人每日叶酸的丢失量平均为60μg，或每1kg体重1μg。每日60μg叶酸即可满足代谢对叶酸的需要(Gailani，1970年)。 (1)巨幼红细胞贫血：叶酸缺乏时首先影响细胞增殖速度较快的组织。红细胞为体内更新速度较快的细胞，平均寿命为120d。叶酸缺乏经历4个阶段：第一期为早期负平衡，表现为血清叶酸低于3ng/mL(6.8nmol/L)，但体内红细胞叶酸储存仍大于200ng/mL(454nmol/L)；第二期，红细胞叶酸低于160ng/mL(363nmol/L)；第三期，DNA合成缺陷，体外脱氧尿嘧啶抑制试验阳性，粒细胞过多分裂；第四期，临床叶酸缺乏。骨髓中幼红细胞分裂增殖速度减慢，停留在巨幼红细胞阶段而成熟受阻，细胞体积增大，不成熟的红细胞增多，同时引起血红蛋白的合成减少，表现为巨幼红细胞贫血。
(2)孕妇缺乏叶酸可使先兆子痫、胎盘早剥的发生率增高，患有巨幼红细胞贫血的孕妇易出现胎儿宫内发育迟缓、早产及新生儿低出生体重。
(3)怀孕早期缺乏叶酸是引起胎儿神经管畸形的主要原因。神经管闭合是在胚胎发育的3～4周，叶酸缺乏可引起神经管未能闭合而导致以脊柱裂和无脑畸形为主的神经管畸形。
(4)叶酸缺乏可引起高同型半胱氨酸血症。叶酸代谢过程中，形成5-甲基四氢叶酸提供甲基参与同型半胱氨酸甲基化后向蛋氨酸的转换，叶酸缺乏时，5-甲基四氢叶酸形成不足，同型半胱氨酸转换为蛋氨酸发生障碍，导致同型半胱氨酸在血中堆积，形成高同型半胱氨酸血症。高浓度同型半胱氨酸对血管内皮细胞产生损害，并可激活血小板的黏附和聚集，因而被认为可能是心血管疾病的危险因素。充足的叶酸摄入对心血管病的发生有一定预防作用。 叶酸虽为水溶性B族维生素，但大剂量服用亦可能产生毒副作用，主要包括：
(1)干扰抗惊厥药物的作用诱发病人惊厥发作。叶酸和抗惊厥药在肠细胞表面，也可能在大脑细胞表面相互拮抗，大剂量叶酸可促使已用抗惊厥药持续控制了癫痫症状的病人发生惊厥。
(2)可能影响锌的吸收(Butterworth，1989年)而导致锌缺乏，使胎儿发育迟缓，低出生体重儿增加。
(3)掩盖维生素B12缺乏的早期表现而导致神经系统受损害。由于巨幼红细胞贫血患者大多数患者合并维生素B12缺乏，过量叶酸的摄入干扰维生素B12缺乏的诊断，有可能导致严重的不可逆转的神经损害。
鉴于上述原因，美国FDA规定每日叶酸摄入量安全上限值为1mg。并规定了叶酸强化主食的安全上限。 叶酸主要用于营养性、婴儿期或妊娠期巨幼细胞性贫血，还可用于维生素B12缺乏所致的“恶性贫血”的辅助治疗。本品亦可用于因化学物质(铅、苯等) 引起的贫血，此外还用于食品强化剂及饲料添加剂等。
小剂量用于妊娠期预防用药，孕前3个月至孕早期3个月期间服用，可以预防胎儿大部分神经管缺陷的发生。孕妇经常补充叶酸，可防止新生儿体重过轻、早产以及婴儿唇腭裂等先天性畸形；对预防胎儿的脑部、神经缺陷也非常重要。
本信息由Chemicalbook的晓楠编辑。 人体叶酸营养状况，一般以血浆或红细胞中含量为评价指标。成年男子血浆正常值为6.8～27.2nmol/L(3～12μg/ml)，平均为13.6nmol/L (6.0μg/ml)，红细胞中正常平均值为363.2nmol/L，(160ng/ml)，低于317.8nmol/L(140ng/ml) 即表示缺乏。血清中叶酸的主要形式为N6-甲基四氢叶酸，而红细胞中为多谷氨酸衍生物。血清中叶酸水平表示近期摄入情况，而红细胞中叶酸含量则表示机体内贮存情况。成年人叶酸最低需要量为每日100～200μg。为了保证人体良好的叶酸营养状况，每日膳食供给量为：成年人400μg，孕妇800μg，乳母500μg，婴幼儿童半岁以内30μg、1岁以内45μg、1～3岁100μg、4～6岁200μg、7～10岁300μg。
叶酸广泛存在于绿叶蔬菜中，肝脏含量丰富，肉、蛋、鱼、豆类、谷类均含有叶酸。

图2为我国部分常用食物的叶酸含量(μg/100g)。 大剂量叶酸能拮抗苯巴比妥、苯妥英钠和扑米酮的抗癫痫作用，可使癫痫发作的临界值明显降低，并使敏感患者的发作次数增多。 用0.4%氢氧化钠溶液配制0.001%的试样液，在紫外吸收光谱中的最大和最小吸收波长，应与由药典级叶酸配制的相同参比液相同。A256/A365的比值为2.80～3.00。 (1) VB12缺乏引起的巨幼细胞贫血不能单独使用叶酸治疗，二者应合用。
(2) 妊娠期预防用药，应掌握好用药时期，按推荐剂量，不可过大；孕前1个月至孕早期3个月内增补叶酸预防神经管畸形的效果最好，此时是胎儿中枢神经的发育时期。
(3) 口服大剂量叶酸，可以影响微量元素锌的吸收。
(4) 营养性巨幼细胞贫血常合并缺铁，应同时补充铁，并补充蛋白质及其他B族维生素。
(5) 一般不用维持治疗，除非是吸收不良的患者。
(6) 对本品及叶酸代谢物过敏者禁用；非叶酸缺乏的贫血或诊断不明的贫血禁用。 标准液的制备精确称取药典级标准叶酸30mg(干基计)，溶于每100ml含2ml氢氧化铵和1g高氯酸钠的水溶液中。按照测定步骤中所使用的注射量，使用相同的溶剂定量地调整体积，因而经色谱分析的是2～5μg的叶酸。
试样液的制备 按标准溶液的方法制备，使用经精确称重的试样，并按标准溶液的方法调整至相同体积。
流动相在1000ml容量瓶中放人35.1g高氯酸钠、1.40g磷酸二氢钾、7.0 mL1mol/L氢氧化钾和40ml甲醇，用水定容后，混匀。用1mol/L氢氧化钾调节pH值至7.2(为符合分析系统的要求，甲醇浓度可改变，以适于叶酸的流出时间)。
色谱分析系统常用的是在室温下操作的高压液相色谱仪，装有一(25～30)cm×4mm的不锈钢柱，其中充填直径为5～10μm的多孔硅或陶瓷微粒化学键合的十八烷基硅烷。流动相应保持一定的压力和流速，以取得要求的分辨率(见下述系统适用性试验)和适宜的流出时间。使用能在254nm处吸收紫外线的检测器。
系统适用性溶液用每100ml中含2ml氢氧化铵和1g高氯酸钠的水溶液作为溶剂，配制每ml各含1mg药典级参比标准叶酸和药典级甲酰四氢叶酸钙的溶液。使用前通过一孔隙度≤1μm，的膜滤器过滤溶液。
系统适用性试验用色谱仪分离相同体积(可达25μl)的标准液的5个进样，并按检测步骤测定峰响应值。按公式100×(标准偏差/平均峰响应值)计算峰响应值的相对标准偏差，不得超过2%。用相同方式注射25μ1体积的系统适用性溶液。按色谱仪通用试验用于R的公式计算甲酰四氢叶酸钙和叶酸之间的分辨率系数，不得小于3.6(用特殊的柱时，减少流动相中的甲醇量可提高分辨率)。
测定步骤用适当的进样阀或高压微型注射器，将相等体积(25#1以下)的试样液和标准液导入色谱仪，测定两溶液所得主峰的响应值。按下式计算试样中的叶酸(C19 H19N7O6)含量(mg)。
叶酸含量/mg=Vc×(Pu/Ps)
式中V——试样液体积，ml；
c——标准溶液中药典级标准叶酸的浓度，mg/ml；
Pu和Ps——分别为试样液和标准液的主峰响应值。 LD₅₀500mg/kg(大鼠，静脉注射)。
可安全用于食品(FDA，§172．345，2000) GB 14880-94；婴幼儿配方食品380～700μg/kg；孕妇、授乳妇专用食品2000～4000μg/kg。
GB 2760—2002：孕妇、母乳专用食品0.002～O．0075g／kg；固体饮料0.6～1.35mg／kg；免淘洗大米、面粉1000～3000μg/kg；孕妇及乳母专用奶粉740μg/100g(标签应标明使用量为54g/d)；含乳固体饮料0.23～0.38mg/100g；即食早餐谷类食品1000～2500μg/kg；果冻50～100μg/kg；可可粉及其他口味营养型固体饮料，3000～6000μg/kg(相应营养型乳饮料按稀释倍数降低使用量)。
FDA §172．345，2000(每天)：婴儿0.1mg；4岁以下0.3mg；4岁以上0.4mg；孕、哺乳妇0.8mg。 橙色针状结晶。无熔点，250℃炭化。对可见光稳定，见紫外光活性降低，酸、碱加速氧化水解。比旋光度[α]²⁵_D+23°(0.5%，0.1mol/L 氢氧化钠液)。本品的0.1mol/L NaOH溶液，在256nm、283nm、365nm波长处有最大吸收。不溶于水、乙醇、乙醚和氯仿，微溶于甲醇，溶于醋酸、吡啶、氢氧化碱和碳酸碱溶液。LD₅₀ (大鼠，静脉) 500 mg/kg。 生化研究；临床药物为维生素B族，用于妊娠期及婴儿型巨细胞性贫血等症的治疗。 抗贫血药，用于症状性或营养性巨细胞型贫血症。 用作生化试剂，也用于制药工业等 叶酸是抗贫血药物。畜禽缺乏叶酸时，食欲减退，生长受阻，羽毛生长不良。用量0.5-1.0mg/kg。 作食品强化剂。可用于婴幼儿食品，使用量为380～700μg/mg；在孕妇和乳母专用食品中使用量为2～4mg/kg。 抗贫血药；还能够预防大多数的神经管缺陷(NTDs)。 用作生化试剂；作食品强化剂；也用于制药工业等 在聚酰胺工业中用来制备尼龙，也用作饱和聚氨酯的原料。 用途：叶酸用于饲料，医药和食品方面，但主要用于饲料。 二氢叶酸还原酶的底物 由对氨基苯甲酰谷氨酸、2，4，5-三氨基-6-羟基嘧啶和三氯丙酮在焦亚硫酸钠和乙酸钠存在下，保持Ph值3.4～3.6，温度36～40℃下环合反应6h得橘红色叶酸沉淀。也可用α，β-二溴丙醛代替三氯丙酮，在类似的条件下缩合而得产品。 叶酸起初系从肝脏浸出液中提取，现在采用合成法生产。合成法可先合成蝶啶核，然后与对氨基苯甲酰谷氨酸缩合得到叶酸，也可由2，4，5-三氨基-6-羟基嘧，α，β-二溴丙醛及对氨基苯甲酰谷氨酸在乙酸-乙酸钠缓冲溶液中反应得到粗叶酸，经精制得到含有两分子结晶水的叶酸。与后一合成法相似，对氨基苯甲酰谷氨酸，三氯丙酮及2，4，5-三氨基-6-羟基嘧啶硫酸盐（[1603-20-7]），在乙酸钠和焦亚硫酸钠存在，保持pH3.4-3.6，温度36-40℃的条件下，环合反应6h，即得桔红色的叶酸沉淀。 由对氨基苯甲酰谷氨酸、2，4，5-三氨基-6-羟基嘧啶和三氯丙酮，在焦亚硫酸钠和乙酸钠存在下，保持PH3.4-3.6，温度36-40℃下环合反应6h，得橘红色叶酸沉淀。
也可用α，β-二溴丙醛代替三氯丙酮，在类似的条件下缩合而得产品。 以2，4，5-三氨基-6-羟基嘧啶、2，3-二溴丙醛和对氨基苯甲酰谷氨酸为主要原料，经缩合反应制得。