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对S-腺苷蛋氨酸的相关了解一、概述 腺苷蛋氨酸，又称腺苷甲硫氨酸。英文名为S-AdenosvlmeIhionine，常用缩略语为SAM，SAMe或AdoMet，是甲硫氨酸的活性形式，广泛存在于动物、植物和微生物体内，也是人体内一种重要的生理活性物质，参与了40多种生化反应。在生物体内由蛋氨酸和ATP合成酶(Sadenosylinethionine synthetase)(EC2.5.1.6)催化合成。在此反应中ATP的腺苷转移到蛋氨酸上，形成一个高能硫原子，通过亲核进攻使与其相连的碳原子活化，从而具有转甲基，转氨丙基，转硫基等作用。化合物(如图1.1)SAM是与人体中脂肪、蛋白质、糖类等的代谢有关的重要生理活性物质，作为中间代谢物，广泛存在于各种生物体内，参与诸多的生化反应。在生物体中，SAM通过S-腺苷蛋氨酸合成酶，消耗ATP使蛋氨酸腺苷化合成，ATP经过这外单纯的反应以非随机的方式裂解。 SAM对人体许多疾病的预防和治疗，都有积极作用。SAM可以由化学合成、体外酶促合成或微生物发酵三种途径得到。化学法合成由于产率低，反应底物。高半胱氨酸价格昂贵，反应产物又为SAM的消旋物等明显缺点，已很少使用。体外酶法合成尽管产物纯度高，但成本也高，一般只用于合成同位素标记的SAM。而通过微生物发酵，再从中提取精制SAM是目前其工业化生产的主要途径。 图1.1腺苷甲硫氨酸分子结构图1.1 腺苷蛋氨酸的性质 腺苷蛋氨酸，又称腺苷甲硫氨酸，分子式C15H22N6O5S，分子量399。SAM盐为白色结晶或结晶性粉末，易溶于水，微溶于甲醇、乙醇，在乙醚、丁酮中不溶解。S一腺苷蛋氨酸是双手性物质，有2种异构体：(R，S)一SAM和(S，S)一SAM，只有(S，S)一SAM，即(一)一SAM才具有生物活性。其结构及合成如图1.2所示， 图1.2SAM的结构及合成由其化学结构可以看出，在SAM分子中有四个可解离基团，嘌呤环上的氨基(pKa=3.4)、甲硫氨酸残基上的羧基(pKa=1.8)、氨基(pKa=7.8)和硫基(pKa=12.5)。其中硫基具有很强的极性，带有永久的正电荷。SAM的等电点为7.24。SAM的重要生理功能在很大程度上在于其分子结构中含有一个活性甲基和一个高能硫原子。1.1.1 腺苷蛋氨酸的稳定性 腺苷蛋氨酸在生产和应用过程中最关键的问题是稳定性差、易发生失活反应。这在很大程度上限制了它在临床上的应用。首先，SAM分子在常温及生理pH下，由于高能硫离子的存在，使相连的C原子活化，容易受到亲核进攻，硫一碳键极易断裂，会发生各种降解及硫原子上的手性异构反应。除了甲基化反应，SAM分子还可能由于水解而失去腺嘌呤，或者通过各种复杂的途径生成5-脱氧-5-(甲硫)腺苷(5-deoxy-5-(methylthio)adenosine，MTA)和高丝氨酸(homoserine)，而且还会瞬时的消旋硫原子上的手性。Della Haba等曾指出在SAM的硫原子上有两种构象(R和S型)，只有一种能被生物合成和利用，这种构象由cornforth等确定为： (s,s)型SAM。Stolowitz及Minch使用NMR分析发现从酵母提取的SAM中的20以(R,S)型SAM存在，也证明了消旋过程的发生。 人们在研究SAM失活机理时发现，由于SAM有多个可解离基团，因此其失活反应受pH值影响很大。水解成腺嘌呤的反应可在pH6时强烈抑制，在pH4.5或更低时完全消除。由于含有离子化的2(或3)-OH，与其它不含离子化2(或3)-OH的分子如3-脱氧-SAM相比，SAM以相当低的速度水解，并且糖苷键的断裂非线性依赖于-0H的浓度。裂解反应以相对高的速率持续进行，直到pH降为1.5。由于其羧基的pKa，如其它大多氨基酸一样，处于1.8-2.2之间，因此，该反应不受抑制，直到pH接近或小于2。Hoffman发现，当pH下降至羧基的pKa以下时，裂解常数KH大幅度下降。消旋反应表现出较低的pH依赖性，在pH7.51.5范围内，消旋反应速率没有明显变化。在pHl.5时消旋反应是唯一以显著速度发生的失活反应，这样就可以不受其它反应的干扰而进行消旋反应的动力学分析。 另外，温度、湿度对SAM的失活反应也有影响。Hoffman在用S-腺苷高半胱氨酸(AdoHcy)和CH3I化学合成SAM时发现，在16、含水量5的合成体系中，消旋反应比37的水溶液中慢。1.1.2 腺苷蛋氨酸盐的稳定性SAM硫酸盐和SAMM盐酸盐在干燥、低温条件下，稳定性仍较差，因此只能被用于一般生化研究。目前，临床上使用的SAM盐主要是SAM一对甲苯磺酸硫酸盐，其稳定性得到了较大的提高，但仍不太理想。SAM盐的稳定性关键取决于分子中的阴离子的性质。提高阴离子的立体障碍可增加其稳定性。大分子量的阴离子通过静电作用与SAM结合，利用其空间位阻限制SAM氨基酸链的自由旋转，从而使得 SAM的稳定性得到提高。按照其溶解性，可分为两大类：水溶性聚阴离子SAM盐和脂溶性多阴离子SAM盐。欲提高SAM的稳定性，有以下三种途径：1）降低pH值（pH3其游离羧基的活度，抑制裂解生成MTA，并抑制水解生成腺嘌呤；2）加入非亲核性的平衡离子（SO42-），从电性和位阻两方面来降低分解和消旋反应速率；3）在低温（0)和加入非亲核性的平衡离子（SO42-）条件下保存，可增加消旋转化的活化能和位阻。二、SAM的生理功能 在生物学上，SAM是重要的甲基供体，具有转甲基、转氨丙基和转硫等多种生理作用。2.1 转甲基作用SAM是体内最重要的甲基供体，目前已发现，至少有35种不同的甲基转移反应需要SAM作为甲基供体。许多含氮物质的生物合成都要从SAM获取甲基，如肌酸、胆碱、肾上腺素、松果素、肉碱、肌碱等。SAM还参与核酸与蛋白质的甲基化修饰，如RNA链上核糖的羟基和碱基的氨基在甲基化时都需要SAM的参与。2.2 转氨丙基作用 SAM通过转氨丙基参与生物胺的合成。亚精胺和精胺是真核生物中重要的多胺。SAM两次脱羧后生成5一甲硫腺苷(MTA)，接着将氨丙基转移给腐胺或亚精胺而生成相应的亚精胺和精胺。在正常条件下，此代谢途径在体内SAM 代谢中所占份额不超过5 %，而在肝移植和早期肝癌患者中，发现此代谢途径会被诱导强化。2.3 转硫作用SAM 是半胱氨酸和谷胱甘肽（GSH）等含硫化合物的活性前体。SAM 通过转硫作用生成高半胱酸，随后分解代谢生成半胱酸，再生成GSH。GSH是生物体内重要的抗氧化及解毒物质。3、 SAM 的临床应用 SAM是一种良好的肝脏营养剂：可防止酒精、药物和细胞素对肝脏的损伤；防止胆汁积淤；预防慢性活动性肝炎以及其他因素而造成的肝损伤；预防由于缺氧而造成的神经细胞坏死即缺氧症；促进神经细胞和神经纤维的组织再生；预防心脏疾病、癌症以及其他疾病的发生。治疗关节炎等疾病；抗抑郁症，效果好于常规的临床药物，而且副作用少。欧洲已将其作为治疗关节炎的处方药使用。正因为SAM 具有广泛的适应症，副作用非常轻微，所以SAM风靡于欧洲药品市场。四、腺苷蛋氨酸的生产制备腺苷蛋氨酸(SAM)的生产制备方法主要有化学合成法、发酵法和酶促转化法3种。 4.1化学合成法 由于化学法合成SAM存在产率低、反应条件苛刻、反应产物异构体多、分离纯化困难以及环境污染等不足,现已很少使用。4.2酶促转化法 酶促转化法与化学合成法、发酵法相比，具有终产物积累量高、分离提纯容易、反应周期短以及无污染等优点，但因其生产成本太高，一般只用于合成同位素标记的SAM。4.3微生物发酵法 目前SAM的工业化生产主要以酵母发酵为主，国外对发酵法制备SAM进行了较多的研究，并已实现产业化。国内对SAM制备技术的研究起步较晚，SAM的发酵水平远低于国外。Shiozaki等利用清酒酵母K-6菌株，在10L发酵罐中培养120h，SAM浓度达到10.8g/L，发酵产率为0.090g/(Lh)；余志良等利用所构建的转基因巴斯德毕赤酵母菌株，在试管中培养72h，SAM浓度为2.49g/L，发酵产率为0.035g/(Lh)，分别为国外和国内文献报道的最高水平。发酵法，某些微生物可以在细胞内积累腺苷蛋氨酸，通过对这些微生物的发酵，尤其是在培养基中添加一定量的甲硫氨酸，可以获得大量的腺苜蛋氦酸。通过微生物发酵，再从中提取精制腺苷蛋氨酸是目前工业化生产腺苷蛋氨酸的主要途径。五、SAM产品介绍 5.1 丁二磺酸腺苷蛋氨酸肠溶片丁二磺酸腺苷蛋氨酸肠溶片要成分为丁二磺酸腺苷蛋氨酸。其化学名称为：（）-5-(R)-3-氨基-3-羧丙基甲磺基-5-脱氧腺苷1，4-丁烷二磺酸盐。本品为近白色肠溶薄膜衣片，除去包衣后显白色或类白色。适用于肝硬化前和肝硬化所致肝内胆汁郁积。适用于妊娠期肝内胆汁郁积。用铝塑包装，密闭，在25以下保存。5.2 注射用丁二磺酸腺苷蛋氨酸肠溶片注射用丁二磺酸腺苷蛋氨酸肠溶片的主要成份为l，4-丁烷二磷酸腺苷蛋氨酸。适用于肝硬化前和肝硬化所致肝内胆汁淤积以及妊娠期肝内胆汁淤积。规格为0.5 g（以腺苷蛋氨酸计），用西林瓶装包装，每盒由5支粉针及5支注射用溶剂组成。25下保存。5.3 S-腺苷蛋氨酸对甲苯磺酸硫酸盐外观为白色结晶性粉末，分子量为766.79，主要用途是作为医药原