生物技术在左旋肉碱中的应用

生物技术在左旋肉碱中的应用摘要随着分子生物学、遗传学、免疫学的深入，在20世纪下半叶，科学家逐渐认识到人体内有许多内源性物质，但人体内这类物质含量极微，一般需体外补充方可发挥治疗作用。左旋肉碱在20世纪初从肌肉提取物中发现，以后被确认为广泛存在于人体内的一种氨基酸。目前已被瑞士、法国、美国及世界卫生组织规定为法的减肥、增智等多用途营养剂。2010起，成为中国上升最快的减肥产品。且随着医疗科学技术水平的不断进步，人民生活水平的提高，左旋肉碱新的用途还将得到更大的拓展。天然植物药的研究将越来越受到重视。关键词：生物技术工程生物制药左旋肉碱减肥植物药前言近年来，随着我国经济的发展，人民生活水平的不断提高，肥胖的发病率逐年增多，因肥胖常伴有代谢及内分泌功能紊乱，引发严重的心血管病、糖尿病等，引起了医学界及美容界的高度重视，科学家们正在努力寻找治疗肥胖的药物。按照减肥药物的不同来源。将其分为化学减肥药、植物减肥药及生物工程类减肥药。但是很多减肥药会有抑制食物，加速新陈代谢的功效。而减肥药最严重的问题会造成你的内分泌紊乱并造成心脏负担。对于女生的危害更大，停药之后体重就会反弹，比节食更伤身体。且长期吃减肥药还会有很严重的后果，像易得肾病，易得子宫肌瘤等等。因此，副作用小甚至无毒副作用的左旋肉碱在2010年湖南卫视《百科全书》的影响下，一瞬间开启了通向中国减肥界的大门，成为中国上升最快的减肥产品。而左旋肉碱凭借其特有的生理功能在医疗、保健食品领域的运用无疑将推动生物技术药物的发展。正文自1982年基因重组人胰岛素上市以来，生物技术药物迅速发展，成为另一类新的制药工业门类。随着分子生物学、遗传学、免疫学的深入，在20世纪下半叶，科学家逐渐认识到人体内有许多内源性物质，如各种细胞因子、酶、受体、激素、氨基酸等蛋白质类物质，作为机体的免疫调节剂、应答效应因子、生物信息传导介质，能参与细胞遗传、代谢，促进细胞生长、分化和凋亡。这些蛋白质类药物是一种天然良药，运用该种药物治疗的方法称作生物学治疗。但人体内这类物质含量极微，一般需体外补充方可发挥治疗作用。20世纪70年代兴起的基因工程、遗传工程技术便使“蛋白质药物”的生物学治疗得以体现。左旋肉碱作为脂肪代谢过程中的一种必需的辅酶，能促进脂肪酸进入线粒体进行氧化分解。随着生物技术的发展，左旋肉碱在20世纪初从肌肉提取物中发现，以后被确认为广泛存在于人体内的一种氨基酸，并运用于药物中。1985年在芝加哥召开的国际营养学术会议上，曾将左肉碱指定为“多功能营养品”，目前已被瑞士、法国、美国及世界卫生组织规定为法的减肥、增智等多用途营养剂。左旋肉碱的研究及应用正引起人们越来越广泛的兴趣与关注。生物技术药物一般具有以下特点：产品纯度高、性质均一；生产低耗能、无污染、周期性短、成本低、产量高；在体内特异性高，生物活性强。而左旋肉碱凭借其自身优越性，迅速占据了药物市场。1994年德国卫生部规定在左旋肉碱的使用量上无上限。2010年左旋肉碱进军中国，在湖南卫视《百科全书》的影响下，左旋肉碱一瞬间开启了通向中国减肥界的大门，从此左旋肉碱成为中国上升最快的减肥产品。肉碱在人体内以游离肉碱和酰基肉碱两种形式存在，其在成人体内含量约为20~25g，其中95.5%在肌肉组织内，1%在心肌内，3%在肝脏内，0.3%在肾脏内，0.2%在血浆内。大多数生物体都能自身合成维持门身生理代谢所需的L一肉碱浓度，正常成人通过肝脏和肾脏以赖氨酸和蛋氨酸为原料，在维生素C、尼克酸、维生素B和铁等的配合协助下合成内源性L一肉碱。对于婴幼儿来说，由丁自身合成一肉碱的能力相当有限，主要依靠母乳供给。人体若L一肉碱缺乏，则会造成体内细胞能量代澍紊乱。表现为肌肉软弱无力及肌纤维间的大量脂肪堆积；这种病症可通过补充L一肉碱进行治疗。若要保持最佳的健康状态，人体还必须从每日膳食中摄取足够的L一肉碱。L一肉碱在食物中的含量随种类不同而差异较大：动物性食品的含量最为丰富，乳制品次之，蔬菜、谷类和水果含量极低甚至没有，这是因为大多数植物缺乏合成肉碱的前提物质——赖氨酸和甲硫氨酸。L一肉碱的生理功能：L一肉碱对人体的保健体现于它能够使身体整体从根本上得以改善，其主要途径为：①作为载体以脂酰肉碱的形式将长链脂肪酸从线粒体膜外运送到膜内，促进脂肪酸的氧化，并转化为能量。②使短链脂酰辅酶A透过细胞膜，而转移到肝脏被氧化或到肾脏被排出体外。从而防止酰化辅酶A在细胞器内过量积累而损害细胞。③作为一种低能量有机化合物，肉碱同乙酰辅酶A形成乙酰肉碱，将过量的乳酸转移出细胞，从而防止了酸中毒。④促进碳水化合物与氨基酸的利用。⑤在机体中，形成的酰化肉碱作为一种高代谢能源被储备于肌肉组织中。⑥刺激肝内酮体生成，刺激糖原异生，维持正常的代谢等。作为一种特殊的营养素，L一肉碱的功能日显广泛，近年国内外的研究表明，它对人类的健康与预防疾病有着许多意想不到的作用。减肥功能:在参与脂肪的运输与氧化时，不仅减少了体内的脂肪积累并使之转化为能量，同时充足的能量又减少了人体对食物的欲望；L一肉碱的减肥功能还体现在够维持血糖的稳定，避免机体对过多糖分补充的需要；有助于身体增加代谢率，同时维持好肌肉组织纤维的数量，所有这些，对于长期减肥的人都特别重要。有研究证明，增加体内组织肉碱的浓度可以增加脂肪的燃烧，提高减重速度达11倍之多。促进婴儿生长发育：由于婴儿生长发育速度快，不断合成新组织，所需L一肉碱量多，而其体内L一肉碱生物合成能力较低，有时就不能满足其正常的代谢需要。母乳中L一肉碱含量较高，初乳最多，一般单纯母乳喂养，可维持血浆正常水平，但人工喂养，尤其以大豆蛋白为主时，则必须补充适量的L一肉碱。除为婴儿发育提供总体能量外，L一肉碱在婴儿体内还参与酮类的生成，并提供能量促进婴儿脑神经的发育。抗疲劳：通过促进体内脂肪的氧化变成能量，能提高运动的爆发力和长时问运动的持久耐力，弛缓全身肌肉，提高基础代谢，改善心肌营养状态，提高运动体能。经测试，L一肉碱可使人体的最大氧吸收、乳酸阀值及氧吸阀值提高80%左右。另外，L一肉碱还可使乳酸盐加速代谢成为能量，延缓乳酸盐引起的发热感、快速恢复疲劳，其重要意义在于不仅可以预防该刺激物积聚起来对机体造成的损害，还可将它转变为机体所需的能源物质。延缓衰老：能量是最大的抗衰老力量，细胞有足够的能量就会充满活力，在人体衰老过程中细胞能量的减弱是其加速衰老的原凶之一，肉碱在整个衰老过程中起延缓过程的作用，另外，能量在细胞内起着一个修复的作用，机体衰老时不可能如前般保护自己，但肉碱能保持免疫系统的强壮，从而避免一些疾病的侵袭。随着生物技术的发展，通过细胞工程、基因工程、生物转化及发酵工程的应用，新型植物药的开发及现代化生产已日趋成熟。国际市场上的植物药多为有效植物活性提取物，它们被加工成胶剂、片剂、茶剂、酊剂、软胶囊、口服剂和喷雾剂等不同新型制剂。一些具有重要药用价值的植物药已被开发出，如抗癌物紫彬醇、长春花碱，抗疟药物青蒿素等，并呈现供不应求之势。通过基因工程技术克隆某些关键基因，经高效表达，以达到增加提取物有效成分含量目的的尝试，在国际上也取得了一定的成果，例如应用基因工程技术使得莨菪烷类生物碱的产量有了大量增加。而左旋肉碱在医疗、保健食品等领域将开启更大的发展空间。临床应用在慢性肾衰腹膜血透方面的应用现今左旋肉碱作为药品应用于临床上最多的当属在血液透析方面的应用，如据楼宏青报道，在给予尿毒症血液透析患者促红细胞素（EPO）常规治疗的同时加用左旋肉碱，可使患者Hb及Hct显著升高；罗家林等则发现在加用左旋肉碱后血液透析患者的EPO的用量可以逐步降低，这样由于使用EPO而导致患者高血压的发生率也随之降低。徐洪实等证实长期血液透析患者由于血液中左旋肉碱流失、食物摄入减少的原因，造成了左旋肉碱的缺乏，从而使患者产生了能量代谢障碍，出现了虚弱、乏力、肌肉痉挛，甚至心绞痛，心律失常等；并且血浆游离左旋肉碱浓度与时间直接相关，通过补充左旋肉碱可提高血浆内左旋肉碱浓度，减少上述相关并发症的发生。孙倩美等研究了左旋肉碱在减轻腹膜透析造成的患者胰岛素抵抗方面的作用。经实验证实，维持性血液透析的患者的确存在胰岛素抵抗的现象，而在治疗中适量补充左旋肉碱则能改善患者的胰岛素抵抗现象。左旋肉碱在心血管疾病中的应用大量动物和人体实验都证实，补充左旋肉碱对治疗心血管疾病大有益处。目前我国临床研究最为广泛深入的是左旋肉碱的抗心肌缺血、心律失常和降血脂作用。秦晓文等对充血性心力衰竭患者在使用洋地黄制剂、利尿剂和血管扩张剂等基础治疗的同时加用左旋肉碱，结果显示在临床疗效、症状与体征改善、心胸回缩率值等方面均显著优于对照组，并且由于左旋肉碱不具正性肌力作用也无扩血管作用，因此左旋肉碱即能改善心肌的能量代谢，又能降低充血性心力衰竭患者的病死率，改善心力衰竭的自然病程。王咏梅等则在常规方法治疗不佳的急性病毒性心肌炎（AVM）的患者治疗中使用了左旋肉碱，使患者在临床症状、心电图及ST-T及心律失常等方面均有明显改善，证明左旋肉碱是治疗急性病毒性心肌炎的有效药物之一。左旋肉碱在糖尿病中的应用李延兵等研究了左旋肉碱对超重II型糖尿病病人的治疗作用，发现左旋肉碱可以促进病人脂肪代谢，增加脂肪组织特别是腹部脂肪组织的利用，减轻中心型肥胖，降低病人血清甘油三酯水平，有助于防止动脉粥样硬化。巴俊强等观察了左旋肉碱对II型糖尿病患者可溶性细胞间粘附因子-1（sICAM-1）的影响，发现左旋肉碱由于能促进脂肪燃烧氧化，使机体获得足够的能量，降低了糖元转化为葡萄糖的速度，从而降低了患者血糖浓度；另外，可能由于左旋肉碱阻止了患者体内非酶糖化产物的形成过程中细胞因子氧自由基的产生，使患者细胞间粘附因子-1的血浆浓度降低，从而也降低了II型糖尿病患者心血管事件死亡的发生率。左旋肉碱在男性不孕症方面的研究与应用少弱精子症是男性不孕的一个重要原因，近年研究发现，精浆内左旋肉碱的浓度与精子密度、活动率、正常形态、精子百分率等精液参数碱存在相关性。目前国内已有医院采用左旋肉碱治疗少弱精子症，并取得了一定疗效。如据吕海宁报道，对符合WHO标准的少弱精子症患者以左旋肉碱治疗，治疗后前向运动精子百分率明显提高，精子密度亦有一定提高，部分患者已获得临床妊娠。左旋肉碱的其他临床应用研究发现艾滋病患者在接受叠氮胸苷（AZT）治疗时会产生左旋肉碱缺乏和线粒体损伤，从而产生多种器官功能障碍、肌肉病、外周血免疫细胞凋亡、外周神经病变等，因此左旋肉碱可作为AIDS病人在叠氮胸苷治疗中的一个补充治疗剂，减少外周血免疫细胞凋亡，提高免疫应答。慢性肝炎反复发作及重型化以及与之相关的一系列并发症，如肝脏循环障碍、黄疸、出血、腹水等均与内毒素密切相关。研究发现左旋肉碱可以抵消内毒素的毒性作用，适量补充左旋肉碱对内毒素血症和肝损伤有保护作用，其可能的作用机理是阻断了肝脏损害一内毒素血症一肿瘤坏死因子升高（TNF）—肝脏损害的恶性循环，达到保肝护肝的目的。因此左旋肉碱作为慢性肝病辅助用药大有前途。此外，测定血浆中游离左旋肉碱含量还可以作为诊断脂肪累积型肌肉病的一种特异、灵敏的检测方法，其特点是简单、实用、无创，现已为国内一些医院采用。左旋肉碱作为功能性食品的应用作为抗疲劳功能性食品的应用赵亚明等对经临床确诊的血浆左旋肉碱含量低于正常的慢性疲劳综合症患者补充左旋肉碱，结果10例病人全部有效，其中7例完全治愈，3例症状明显改善，全部病人的血浆左旋肉碱含量达到正常水平。另据报道，解放军总后勤部军需装备研究所研制了添加大豆低聚肽和左旋肉碱的功能性饮料，其中大豆低聚肽易于消化，能提供全面高效的蛋白营养，而左旋肉碱能迅速分解脂肪，释放能量，恢复体力，获得了较好的实验效果，将在部队训练等军事活动中推广应用。左旋肉碱的减肥应用周书凤等对肥胖患者在膳食控制，体育锻炼的同时补充左旋肉碱，试验后实验组平均体重下降与对照组相比存在极显著差异;乔玲等用魔芋精粉加左旋肉碱配方对肥胖患者进行膳食干预，也获得很好的减肥效果。结语：总之，左旋肉碱经多年临床实验证实，是一种公认的安全、无毒的营养强化剂，其在脂肪代谢方面的生理功能可以使之广泛应用于临床疾病的治疗、减肥食品、婴幼儿母乳化奶粉、运动员功能性饮料、中老年营养补充剂以及添加于饲料中喂养猪、牛、羊、鸡、鱼。随着医疗科学技术水平的不断进步，人民生活水平的提高，左旋肉碱新的用途还将得到更大的拓展。生物医药领域涵盖了化学制药、生物工程制药、生物技术制药、生物医药工程、医疗仪器等方面。近年来，美国、英、法、日等一些生物技术公司和制药公司在基因工程、重组疫苗、单克隆抗体、新型给药系统等领域进行了大量的积极的研究，已取得显著进展。天然植物药的研究越来越受到重视，新的用药选择极大地推动着植物药的发展。参考文献:1、 马清钧《生物技术药物》 化学工业出版社2002年9月2、 马艳红《生物技术药物研发动态》 中国医药报2003年4月3、 王静波《国外生物技术药物研