近十几年来,蛋白质 及氨基酸 代谢的临床研究进展非常迅速,以及由此兴起的蛋白质和氨基酸疗法发展飞快。这是由于,在实验室应用分子生物学方法,已经可以详尽地研究在体内及体外蛋白质合成与分解的分子机制;特殊细胞和组织中的氨基酸需要也被进一步描述。同时,评估自体组成、特殊机体蛋白质分隔及氨基酸转化的精确方法使人们对人体蛋白质代谢有了新见
解,并上升到了氨基酸治疗。近几年来,在某些氨基酸如精氨酸、牛磺酸,特别是谷氨酰胺方面的基础和临床研究已被应用于临床。为此,我们在这里介绍一些蛋白质 和氨基酸治疗的基础和临床研究情况,并提供一些现在临床上关于蛋白质和氨基酸 治疗的信息。
谷氨酰胺对机体的调节作用
最新关于谷氨酰胺营养调节的研究结果较以前的研究更加证明了它在成人体内的同化作用。有一些参与研究的志愿者是极低体重儿。这些病人几乎没有能量储存。他们的消化道不成熟、有感染高危性、对肠内感染不能耐受。近期实验证明,接受常规饮食的极低体重新生儿患败血症的危险性比每30天每公斤体重应用谷氨酰胺0.38g者高3倍。现在,谷氨酰胺已被医学界认为,可以促进生长,促进消化系统、免疫系统的发育和成熟。一些有患坏死性小肠结肠炎倾向性的早产儿使用谷氨酰胺后,可以减少肠道外营养、减少呼吸机使用时间和减少住危重症监护病房时间。
国外有研究者在报道中提及了一个重要问题,就是谷氨酰胺是通过何种机制发挥作用的?一些证据表明,谷氨酰胺是通过一些相互关联的机制发挥着组织合成和特异性的作用,比如补充谷氨酰胺可以增加蛋白质 合成率和减慢蛋白质分解率。谷氨酰胺在脱氧核糖核酸、核糖核酸合成中的关键作用,以及它在诸如免疫细胞和胃黏膜中作为代谢“燃料”,可以部分地解释它在这些组织中的重要作用。在一些动物及人体实验中可以看到,谷氨酰胺与组织中及循环中免疫细胞功能的增强有关;也与维持黏膜屏障功能相关蛋白质的消耗增加有关。谷氨酰胺在这几方面所发挥的作用都有助于机体抵御感染和对微生物的清除。在一些危重病人身上,我们还可以看到补充谷氨酰胺可使细胞外液容量增加。关于分子机制,最近在肠细胞方面的研究表明,谷氨酰胺是表皮生长因子介导的细胞增殖基础,并且可以激活一些与细胞周期有关的蛋白质 ,还可以激活被有丝分裂原活化的、蛋白激酶诱导的生长因子。国外有研究者提出,谷氨酰胺在调节内源性炎症反应中起到了广泛的作用,能减少炎症因子以及增强抗炎症因子。这些是通过增加谷胱甘肽 合成来实现的。在代谢性动物模型中,补充谷氨酰胺可以保护肝和肠黏膜中谷胱甘肽的储存量。谷氨酰胺还有助于补充应激状态下的谷胱甘肽储量下降;对抗炎症反应以及对抗过激诱导的肠黏膜细胞损伤。另外,骨髓移植病人使用谷氨酰胺成分营养可以减少5~7天的住院日、手术病人可以明显降低住院费用。
肌肉萎缩时蛋白质分解的机制
人体内蛋白质分解是细胞生长和组织代谢的一个重要方面。正常细胞和组织再生的过程需要陈旧蛋白质的分解。不正常的突变导致的不正常蛋白质 需要通过氧化损伤或类似方法降解,以便保证正常细胞的代谢和功能。在营养不良和分解状态下,机体依靠骨骼肌蛋白质分解来提供一些必需氨基酸 以满足机体对新蛋白质和糖类合成以及伤口愈合的需要。最近,人们对机体在健康及病理状态下蛋白质分解的细胞机制,在分子水平取得了新的认识。国外有研究者在报道中,概括了当前所认识的蛋白质分解导致肌肉萎缩的主要机制,其着重解释了调节三磷酸腺苷所需的激素与蛋白质系统。研究者概述了现在公认的细胞内蛋白质分解途径:一是,通过含有内源性蛋白酶和蛋白水解酶的溶酶体;二是,通过细胞损伤所伴发的细胞内钙 离子增加,激活钙依赖蛋白酶;三是,通过目前还不清楚但生理上似乎十分重要的三磷酸腺苷依赖系统;四是,通过研究日益深入的激素与蛋白质通路。这些被认为是蛋白质 降解的主要细胞机制。
国外又有研究者详细描述了上述三磷酸腺苷依赖途径:要被降解的蛋白质通过靶蛋白上的赖氨酸与含有76个氨基酸的蛋白泛素共价结合,此过程需要有三磷酸腺苷、几种特异性的酶,以及一些被称为E1、E2、E3的蛋白载体参加才能完成。又有国外研究者在动物模型及人体研究中证实了,泛素与蛋白质途径在很多瘦肉组织群的分解状态中被激活,包括饥饿、酸中毒、糖尿病、意识丧失、烧伤、败血症和尿毒症等生理、病理状态。最近的研究还证明,在炎性肌病病人体内,此途径亦被激活。研究者通过对这种病人的肌肉活检,用免疫组化方法证实了肌细胞核内或胞浆中存在泛素。现在,人们通过研究已经越来越明确,氧化介导的细胞损伤是严重分解疾病中,细胞和组织衰竭的一个主要因素。最近,一些学者的研究找到了分解代谢与三磷酸腺苷依赖的泛素与蛋白质系统之间的联系。例如,晶状体上皮细胞短暂暴露于过氧化氢中则导致泛素活性显著增加;在一些细胞中,泛素系统与调节缺氧诱导的蛋白质 降解有关;大鼠暴露在氧化,如镉之中,神经细胞则聚集泛素化蛋白。
在严重疾病与营养不良病人的蛋白质降解过程中,刺激或抑制泛素与蛋白质途径的因素对临床有很大影响。激素与细胞因子的调节对这个系统很重要。有研究指出,糖皮质激素和三碘甲状原氨酸是这个系统关键的正调节因子,胰岛素和胰岛素样生长因子I则抑制它。另外,一些作为抑制泛素与蛋白质途径的新药正在研究。