生命第6大要素_甲壳素

什么是甲壳素 甲壳素是几丁质和几丁聚醣（几丁胺醣）的合称。 几丁质(chitin)与几丁聚醣(chitosan)是一 种天然无毒性高分子，并且具有生物可分解性，它的构造类似纤维素，由 1000-3000 个 N- 乙葡萄糖胺（N -Acetyl 2- Amino -2 Deoxy -d -D =Glucose 或 n- Acetyl -d -Glucosamine）单 体以 B-1,4 键所构成的直链状高分子醣类。不具有毒性且可以被生物体分解，具有生物活 性，被视为最具有潜力的生物高分子。 在自然界中几丁质是地球上含量最丰富的胺基醣型式的多醣，含量仅次于纤维素；它主 要存在于昆虫类及水生甲壳类等无脊锥动物的外壳上，以及真菌类的细胞壁，它在生物体 中所扮演的角色主要是用来作为身体骨架及保护作用。几丁聚醣是几丁质去乙基醯基产物， 通常将几丁质去乙醯基程度达 70%以上即可变成可溶于酸性的几丁胺糖产物。 21 世纪医药领域的新材料：甲壳素（上） 甲壳素又名甲壳质、壳聚糖，是一种化学结构与纤维类似的高分子多糖，它广泛存在于昆 虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中。近年来，研究人员对甲壳素及其衍生物进行 了研究，提供了许多有价值的资料，展示了它广阔的应用前景。本文对甲壳素在医药上的 应用做一简介，以利于这一资源的开发和利用。 一、甲壳素的药理作用 1.抗菌抗感染 甲壳素及其多种衍生物均具有不同程度的抗感染作用，以甲壳素六聚糖为最 强。小分子的脱乙酰甲壳素具有质子化铵，质子化铵与细菌带负电荷的细胞膜作用，吸附 和聚沉细菌，同时穿透细胞壁进入细胞内，扰乱细菌的新陈代谢及合成而具有抗菌作用。 夏文水、吴焱楠研究认为，相对分子量为 1500 的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌的抑制效果最强， 随着分子量增大，则抑菌作用下降。正光华发现，脱乙酰甲壳素对金黄葡萄球菌、大肠杆 菌、小肠结尖耶尔氏菌、鼠伤害沙门氏菌和李斯特单核增生菌，均有较强的抑制作用。中 国纺织大学吴清基教授已成功地将甲壳素制成无纺布、流延膜、涂层纱布等多种医用敷料 用于临床，其中甲壳素与醋酸制成的无纺布透气透水性能极佳，用于大面积烧伤烫伤，抗 感染和促进伤口愈合效果很好。目前上海市每年可生产甲壳素医用材料约 100 吨。 2.降脂和防治动脉硬化 魏涛等采用含胆固醇 1和脱氧胆酸钠 0.2的合成饲料喂大鼠 28 天，在诱发高血脂症的同时，经口服脱乙酰甲壳素观察其对高血脂症的影响。实验设高脂 对照组和低、中、高三个剂量实验组。结果表明，脱乙酰甲壳素中、高剂量组的总胆固醇 及总甘油三酯含量与高脂对照组比较，前者降低了 10.5、14.2，后者降低了 18.8和 26.1，低、中、高剂量三实验组的高密度脂蛋白胆固醇与高脂对照组比较，分别升高了 16.5、32.7和 50.4。顾云等对 31 例高血脂成人患者进行口服脱乙酰甲壳素降脂试验， 30 日后检查，胆固醇、甘油三酯下降，低密度脂蛋白胆固醇下降，高密度脂蛋白胆固醇、 脂蛋白均无明显变化。 3.抗病毒 许多科学家已从多方面证实了甲壳素硫酸酯的抗病毒活性。Derek Horton 等证明 氨基上含有 SO42-的甲壳素衍生物对血液病毒有显著抑制作用。1992 年 Vorcellotti 等发现 甲壳素磺化衍生物能抑制哺乳动物的病毒感染，特别是能抑制和治疗艾滋病病毒感染，抑 制其复制的 IC50 为 7 微克/毫升，同时也能抑制劳舍氏白血病病毒和单纯疱疹病毒。 4.抗肿瘤 小分子甲壳素具有优良的抗肿瘤活性，特别是甲壳素六聚糖具有很强的抑制肿瘤 的作用。日本爱媛大学奥田教授经实验确认，甲壳素在 64 微克/毫升的浓度时就能增强淋 巴球细胞杀死癌细胞的作用。铃木茂生报道，脱乙酰甲壳素能直接抑制艾氏腹水癌细胞的 作用，在含有 1105 的癌细胞溶液中，加入 0.5 毫克/毫升的脱乙酰甲壳素，24 小时后癌细 胞完全死亡。Saiki I 报道，硫酸甲壳素和硫酸羧甲基甲壳素对黑色素瘤肿瘤细胞有明显的 抑制作用，且作用呈量效关系。福建师范大学刘艳如等对小白鼠接种 S180 肿瘤细胞，设 对照组和甲壳素实验组，实验表明脱乙酰甲壳素对 S180 小鼠癌细胞有明显的抑制作用。 目前国内外研究者对其抗肿瘤作用十分关注。 5.抗凝血 Muzzarelli 等在五六十年代就充分认识到甲壳素硫酸酯的化学结构与肝素相似， 预示此类化合物有抗凝血活性。1985 年 Hirano 报道，分子量 26000,O-位双硫酸酯甲壳素 的抗凝血活性是肝素（174 单位/毫克）的 1.92.2 倍。 6.其他 张桂英等证明，脱乙酰甲壳素具有良好的抗辐射性能。蒋莉等研究表明，脱乙酰甲 壳素能保护肝脏，提高肝脏抗氧化能力。沈阳铁路总医院高风兰应用脱乙酰甲壳素口服治 疗心绞痛 5 人、心律失常 4 人、顽固性心衰 4 人，均收到满意疗效。此外，某些甲壳素衍 生物能结合 Fe2+，增强胃肠道的吸收功能，用于治疗铁缺乏症。 三、对糖尿病的作用 近年来，国内外糖尿病人都在以惊人的速度增加，据估计，1994 年全世界约有 1 亿患者， 2000 年达到 1.57 亿，而到 2010 年会达到 2.15 亿。在我国，随着人民生活水平的提高，生 活方式的改变及人口老龄化，糖尿病患病率已由 1980 年的 0.87%上升到现在的 3.2%，有 3000 万糖尿病人，每年还要新增 150 万-200 万患者，计有 5000 多万人受到糖尿病的威胁。 该病已成为继心血管、癌症等严重危害人民健康的第三大疾病。实验证明，甲壳素被吸收 进入人体内，能激活胰岛细胞，促进胰岛素分泌，使葡萄糖得到有效利用，而血糖下降， 肥胖症得到改善。肥胖使细胞的依素林受体纯化和使受体数减少，导致血糖升高，高糖反 过来刺激兰氏小岛，由于兰氏小岛超负荷工作，反而使依素林生产能力下降，使大量无法 利用的葡萄糖转化为脂肪储存，造成肥胖的恶性循环。甲壳素可改善脂肪代谢，有效减肥 和中止恶性循环发展。还可以刺激空腹血糖中枢副交感神经，扩张末稍血管，改善血流量， 使积累的 CO2 得以排除，酸性体液得以改善，有利于糖尿病的康复。 瘦身元素甲壳素 目前国际上流行的、公认比较安全的减肥食品以“甲壳素”为主要成分，而甲壳素的安全性、 使用价值已经为国际上广泛接受。 ，尤其是用于减脂与减重方面。 那么到底什么是甲壳素? 它到底是何发挥功能? 甲壳素是由虾、蟹类外壳，经过酸碱高热萃取其中几丁质、几丁聚醣。甲壳素与膳食纤维 的结构相似，有促进排便，也有预防大肠癌等功效，所以在减肥过程中是不错的营养补充 物。 甲壳素，具有极强的吸脂减肥作用。每 1 克的甲壳素可以吸附越 12 克的各种脂肪，具有 12 倍的吸脂力度。甲克素所带的正电离子与食物中带负电的脂肪自动附着结合，脂肪不被 吸收而直接排出体外，但甲壳素不会和蛋白质结合，所以不会对人体造成危害，完全健康 吸脂。 甲壳素不同于一般减肥食品的抑制食欲，或使人造成腹泻来达成减肥效果。更甚者对消化 道有改善代谢机能的功效。因此，甲壳素称为继蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质之后 人体健康所必须的第六大生命要素。对人体具有强化免疫，抑制老化，预防疾病，促进疾 病痊愈和调节生理机能等五大功能。 安全、健康、有效的瘦身元素甲壳素，让你安安心心的减肥成功！ 甲壳素与壳寡糖 一、研究与开发历史 早在 400 年前， 本草纲目中就有螃蟹壳应用的记载，这是甲壳素最早的应用纪录。 1811 年，法国 H.Braconnot 教授最早分离出甲壳素，他用温热的稀碱处理蘑菇，得到一些 纤维状的残渣，他以为是纤维素，并命名为 Fungine,意思是真菌纤维素。12 年后也就是 1823 年，另一位法国科学家 A.Odier 从昆虫的翅鞘中分离出同样的物质，命名为 Chitin， 即铠甲、信封的意思。 1859 年法国 C.Rouget 第一次分离出壳聚糖，命名为 Chitosan。 从发现甲壳素后的一个半世纪，甲壳素的研究进展缓慢。20 世纪下半叶，随着对纤维素、 蛋白质和甲壳素及其他糖类等生物大分子的研究，有机化学诞生和发展起来。甲壳素的研 究重心也从欧洲转向日本。 1977 年英国 Muzzarelli 教授发起并主持了第一届甲壳素和壳聚糖国际会议，以后每 2 年召 开一次。在 1991 年的会议上，美、欧的医学科技界、营养食品研究机构将其誉为“第六要 素”。 我国于 1952 年开始研究。20 世纪 90 年代是研究的全盛时期。1997 年，研究开发课题列 入国家科委九五攻关计划，归属 863 计划。2000 年前后酶法生产壳寡糖的方法被攻克。二、 甲壳素及其衍生物的概念 甲壳素是乙酰氨基葡萄糖组成的聚糖。壳聚糖是甲壳素通过强碱水解或酶解后脱去部分乙 酰基的衍生物，是氨基葡萄糖的聚糖。 壳寡糖是壳聚糖降解后的衍生物，现在把由 20 个以下氨基葡萄糖组成的低聚壳聚糖称为 壳寡糖。乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖不是葡萄糖，在体内也不会转变为葡萄糖，因此对 血糖不会有不利影响。甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖，再经过进一步降解，就成为壳 寡糖。 甲壳素是第一个实际应用的产品，也是在日本第一个被批准的“功能性食品”。但是甲壳素 不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂，只溶于部分浓酸，是依靠人体胃肠道中的甲壳素酶、 溶菌酶等的作用少部分分解，因此其吸收率较低，服用量较大，产生的服用反应也高达 70% 以上。对甲壳素进行化学处理，脱掉其中的乙酰基，就变成了壳聚糖，壳聚糖已经可以溶 于稀酸，比甲壳素进了一步。但是甲壳素和壳聚糖都是大分子，分子量在几十万到几百万， 都不溶于水。把壳聚糖降解为小分子，就是壳寡糖。壳寡糖可以直接溶于水，因此吸收率 大为增加，服用量和服用后反应大为减少。 壳寡糖具有较高溶解度，所以很容易被吸收利用，具有许多优于高分子量壳聚糖的功能， 是当今国内外研究、开发的重点领域。三、糖复合物 甲壳素类物质在包括人在内的动物的关节、足的坚硬部分，以及动物肌肉和骨结合处均有 存在，另外在我们体内有一大类以氨基葡萄糖为重要组成成分的糖复合物，它们是糖蛋白、 蛋白多糖和糖脂。 蛋白质是生命的体现者，没有蛋白质就没有生命。人的血浆存在着一百多种蛋白质，其中 有不下 80 种是糖蛋白。在这些蛋白质上为什么必须加上糖链呢？糖链保证了糖蛋白的亲水 性，也就是保证这些蛋白质能溶于水。如果我们体内的大部分蛋白质都凝固，还能有生命 吗？因此专家们认为，这是生命存在的前提。而且，糖链保护蛋白结构的稳定性，减少它 的破坏。 糖链的另一个主要功能是作为信号分子。 一切生命现象，实际上都是机体内细胞对胞外信息的转导，并最终在细胞内产生特定效应 的信号转导和调控的过程。 我们现在处在一个信息社会，信息的重要性我们都有体会，如果没有了互联网、电视、报 纸、电话，我们的社会会变成什么样子？那是很可怕的。我们人体也是一个小社会，人体 内部各组织、器官和系统的协调，和外部环境协调统一，对来自内部和外部的各种信息作 出及时和准确的反应，信息的沟通是必要的先决条件。细胞膜上有接受信息的结构叫“受体” ，型糖尿病的发病原因就是胰岛素受体出了问题。受体大部分是糖蛋白，其中糖链起着 辨别和接受信息的作用，又被称为“分子雷达”或“细胞天线”。 蛋白聚（多）糖的生理作用： 蛋白聚糖构成细胞间的基质，包括透明质酸、肝素、硫酸软骨素等，对基质的成分和功能 起重要作用。硫酸软骨素能维持软骨的正常性能；角膜的胶原纤维间充满了硫酸软骨素， 使角膜透明。 细胞是生活在基质中的。细胞是岛屿，基质就是海洋。基质的正常与否对细胞的功能起重 要作用。由于甲壳素类物质在营养学上的重要性，所以 1991 年在欧美国际学术会议上被定 为继蛋白质、糖、脂肪、维生素、微量元素之后的第六生命要素。 甲壳素类物质这么重要，就不能让它缺乏。那么，我们体内所需要的这些物质从哪里来呢？ 我们人体可以合成一些，但是日本甲壳素协会理事长松永亮认为：“跟踪研究发现，人到中 年后，自我合成甲壳素类物质的功能几乎完全丧失，大量使用杀虫剂使粮食中几乎不含此 物质。 ” 按照松永亮教授的意见，中老年人自我合成壳聚糖、壳寡糖的能力下降，故必须依赖于从 食物中补充，而我们从食物中能补充到的也不足，这是由于食物链的破坏。 辽阔的大地上，昆虫和农作物共同生长，昆虫死亡之后，遗体在土壤中被分解，甲壳素的 分解产物也被植物吸收，因此粮食和蔬菜中含有甲壳素及其衍生物成分。杀虫剂的大量使 用，塑料大棚的广泛应用，以及无水栽培等新技术，都阻断了上述的演变过程，食物链发 生了破坏，因此人从粮食和蔬菜、水果中得到的甲壳素类物质大为减少，因此，应当像补 充其他营养素一样注意补充。四、甲壳素类物质的生理保健功能 除了营养学作用外，甲壳素和壳寡糖还具有重要的生理保健功能。这些作用具有一个鲜明 的特点就是针对细胞起作用，细胞是构成人体的基本结构和功能单位，细胞正常人才能健 康，因此这一作用具有整体性。 壳寡糖对细胞的作用首先是促进细胞增生，被实验证实的就有皮肤、骨骼、胰岛、心肌、 神经、肝脏等，因此并非局限于个别的细胞。另一方面对细胞有保护作用，可以延长细胞 在体内的存活时间。 这些作用有以下几方面的意义：增强功能。如实验证明壳寡糖对胰岛细胞增生有明显的 促进作用，这一点对于糖尿病人的康复具有重要的意义。促进愈合。很多疾病和创伤都 存在一个病灶愈合的问题，病灶愈合的前提就是细胞的增生，这一点从壳寡糖促进试验性 兔骨骨折愈合的实验中可以清楚显示出来。抗衰老。细胞再生能力减弱，大量衰老细胞 得不到更新，使得细胞趋于“老龄化”，这是早衰的主要原因。减少细胞的损伤。对实验 动物用异丙基肾上腺素造成心肌细胞的大片坏死，应用壳寡糖进行保护，坏死明显减轻， 显著优于心得安的保护作用。 1.免疫功能： 非典的流行给我们上了一堂保健和免疫课，现在大家都非常关注免疫功能。人们逐渐认识 到，最终保护人体免于或减少伤害的是我们自身的免疫系统。 实验证明，壳寡糖使白介素-1（IL-1）增加 3.4 倍，白介素-2 增加 2.7 倍。可激活杀伤细胞 ，如 NK 细胞、LAK 细胞等并产生 INF-、TNF 等细胞因子，还可直接作用于 B 细胞并 分泌免疫球蛋白（Ig）。 因此对免疫的两个环节细胞免疫和体液免疫，壳寡糖都有明显改善作用。 2.辅助防治肿瘤： 除免疫防护功能外，免疫的另一个作用就是肿瘤监视。我们每天要有大约 7000 亿到 10000 亿个细胞制造出来，就像工厂会出废品，每天我们体内会有几百万个细胞不正常，但是只 要免疫功能正常，就能及时地发现和清除不正常细胞，防止肿瘤的发生，这是消除来自体 内的危险；另一方面，壳寡糖能保护细胞，防止外来的致癌因素的诱变作用。对肿瘤病人 ，壳寡糖有直接抑制肿瘤细胞、减少其转移的作用，和减少放疗、化疗副作用的功能，从 而配合常规治疗，提高病人的疗效。 3.对糖尿病的作用： 我们从上面的实验可以看出，壳寡糖可以促进胰岛细胞增生，因此胰岛素分泌量增加；氨 基葡萄糖的碱性，有助于提高体液的 PH 值，这个值每提高 0.1，胰岛素的活性就提高 30%； 同时，对高血压、高脂血症、高粘血症等造成并发症的危险因素有改善作用，就有利于减 少和延后糖尿病并发症的发生。 对糖尿病非肥胖性糖尿病小鼠随机分为治疗组和对照组。治疗组用 4%壳寡糖，对照组用 蒸馏水做饮用水，连续 15 周。结果：治疗组有 65%降血糖作用明显，35%降血糖有效 ；对照组小鼠陆续死亡。结论：壳寡糖对糖尿病小鼠有治疗和延长生存期作用。 4.甲壳素及其衍生物的化学结构对其功能的影响： 甲壳素及其衍生物的一些生理保健功能与该类物质的化学结构有关，其中含有的氨基具有 三个重要的特性： 碱性，人体对体液酸碱度的要求是非常严格的，PH 值需要限制在一个很狭小的范围内， 否则生理功能就受到不利影响，严重的会产生酸碱中毒。由于人体的分解代谢产物多是酸 性的，因此体液有酸性化的倾向，专家们建议多吃碱性食品就是这个道理。而甲壳素类物 质是天然存在的唯一碱性多糖，其碱性是由其氨基决定的。 还原性，也就是有抗自由基作用，因为自由基是几乎所有中老年慢性疾病的重要发病机 制，因此抗氧化就非常重要。 吸附性，可以结合很多有害的物质。 5.环保作用： 目前，环境污染正严重地威胁着人类的健康，环境污染需要治理，我们就可以选择服用甲 壳素类物质的保健品来减少污染对自己健康的危害。氨基葡萄糖的 C2 上有一个氨基，C3 上有一个羟基，对具有一定离子半径的金属具有鳌合作用。对重金属的作用突出，而对钠 、钾、镁、钙、铵、钡等没