肌肽的作用原理

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肌肽(carnosine)是一种水溶性二肽，天然存在于多种脊椎动物的骨骼肌以及新陈代谢旺盛的脑中。1900年，俄国学者Gulewitsch最早发现了肌肽。他从Liebig的肉提取物中分离了肌肽，后来被证实这种物质的结构为β -丙氨酰-L-组氨酸。

这是从天然原料中分离得到的第一个具有代表性的生物活性肽。

自从Gulewitsch首次分离肌肽100多年来，各国学者在不同的肌肉组织中提取分离了组氨酸二肽，如鹅肌肽（β-丙氨酰-1-甲基L-组氨酸，Anserine）、鲸肌肽（β-丙氨酰-3-甲基L-组氨酸，Balenine,又称蛇肌肽，Ophidine,）、N-乙酰-肌肽等二肽。不同动物的肌肽含量也不同。而且，不同物种之间组氨酸二肽的含量及各种二肽含量的比例（如Ans/Bal,Car/Ans）也不一样，具有一定的特异性。

除了在肌肉组织中存在着组氨酸二肽以外，这些二肽还存在于别的组织中。

随着对肌肽研究深入，学者们纷纷研究了肌肽的生物学特性。迄今为止，肌肽的许多生物学活性已被证实，如生理pH缓冲作用、螯合金属离子、清除自由基、抗氧化等。

生理pH缓冲作用

Bate Smith首先提出了肌肽具有生理pH缓冲功能，这也是肌肽被发现的第一个所具有的生物学功能。1938年，Bate Smith首次报道了肌肽的pK值为6.9，鹅肌肽的pK值为7.1。这说明这两种化合物是理想的生理pH缓冲液。这种pH缓冲能力对于游泳能力强的鱼类及鲸具有重要的意义。在捕食或逃避等激烈的厌气运动时，由于糖酵解反应过程中生成的ATP进一步水解生成的氢离子会使肌肉pH值下降。而组氨酸二肽能维持肌肉内部的酸碱平衡，使厌气运动能力维持在一定水平。白色肉中起缓冲能力的主要是无机磷酸盐、肌肽、鹅肌肽、鲸肌肽等，60%以上是由咪唑化合物支持形成的。日本学者Abe等研究了温度对鱼类及鲸肌肉中L-组氨酸及相关化合物的缓冲能力的影响。结果表明，无机磷酸盐、肌肽、鹅肌肽、鲸肌肽的缓冲能力在pH6.5~7.5之间较高，在5~40℃范围内受温度的影响较小。

螯合金属离子

肌肽具有螯合金属离子的能力，如能有效结合Zn(II)、Co(II)、Cu(II)、Fe(II)等，形成络合物。因为肌肽的分子结构中有5个潜在的结合金属离子的位点：咪唑基上的2个N原子、羧基、氨基以及肽键。这种络合物的形成类型与金属阳离子的固有性质、金属离子与配位体结合的摩尔比及体系的pH等有很大关系。在体内，铜离子催化由H2O2引起的NADH的氧化，铁离子促进产生氧自由基（ROS）和引起过氧化反应，而肌肽能有效结合这些二价金属离子，从而抑制了这类反应的发生。而且肌肽与Cu(II)的络合物还具有类似超过氧化物歧化酶（SOD）的活性，在肌肽与Co(II)、Zn(II)的络合体系中也发现有此功能。肌肽与Zn(II)的络合物还具有药理学功能，如能削弱胃黏膜损伤、治疗胃溃疡，有效抑制幽门螺旋杆菌的生长繁殖，而且还能促进伤口愈合等。<./p>

清除自由基

肌肽侧链上的组氨酸残基可以作为氢的受体，具有捕捉羟基自由基、单线态氧和过氧化自由基的作用。这些特性已得到实验证明。如Beom等[9]建立了一个由铁催化产生羟基自由基以使脱氧核糖降解的体系，发现肌肽可以有效抑制脱氧核糖的降解，表明它具有捕捉羟基自由基的能力。Chan等[10]建立了一个铁离子-过氧化氢体系来产生羟基自由基，在肌肽及相关的含组氨酸的二肽与羟基自由基直接相互作用后，用EPR来监测非羟基自由基的形成。结果显示，肌肽等二肽能猝灭由铁离子和过氧化氢产生的49.1%～94.9%的羟基自由基。

抗氧化功能

肌肽具有抗氧化作用。现在肌肽的抗氧化机理已基本达到共识：（1）肌肽具有缓冲生理pH的能力，减少因体系pH变化而产生的脂过氧化。（2）肌肽具有螯合金属离子的能力，能够抑制由金属离子引起的，特别是铜离子引起的脂肪氧化作用。（3）肌肽具有捕捉羟自由基、猝灭单线态氧和清除过氧化自由基的作用，可以抑制由非金属引起的脂肪氧化作用。

抗衰老功能

肌肽是一种多功能的生理二肽，除了上述的一些功能特性外，还具有抗衰老的功能。实验证明，肌肽能使衰老的人体纤维原细胞恢复活力，重新得到再生。肌肽的抗衰老机理还没有完全搞清楚。肌肽在体内抗氧化、清除自由基及螯合金属离子的特性能部分地解释肌肽的延缓衰老的现象，但不能完全解释。至少同样具有抗氧化特性的VE或VC就没有使纤维原细胞返老还童的能力。已经证实，肌肽能与小分子的含羰基化合物（如醛、酮等）反应，阻止生物大分子之间的相互交联。蛋白质氧化及无酶条件下的糖基化作用（glycation）与细胞或组织的老化现象有关。蛋白质的无酶条件下的糖基化作用最终将产生高度复杂交联的分子，称为AGES，而且在AGES分子上往往含有有活性的羰基基团。蛋白质上的羰基也可以由任何有活性的醛，包括脂质过氧化产物丙二醛（MDA）与活性氧自由基ROS（reactive oxygen species）如-OH、HCLO-自由基直接反应产生。而衰老与蛋白质上羰基的过多积累有关。据报道[13～15]肌肽能竞争性地与醛糖或酮糖发生糖基化，从而保护了蛋白质和其他一些肽类；肌肽能与由MDA、HClO-引起产生的C=O反应，从而避免蛋白质与蛋白质或蛋白质与DNA之间发生交联作用，也起到了保护细胞的作用（因为MDA对细胞会产生毒性）；肌肽能与被氧化或糖基化的蛋白质上的C=O反应，从而起到延缓衰老的作用。这类反应被称作肌肽化（carnosinylation）。

其他代谢紊乱

肌肽还具有神经调节功能，是体内重要的神经肽。对控制细胞动态平衡、稳定细胞膜等起着重要作用[16]。另外，肌肽还可能具有抗疲劳的功能。氧自由基及其引发的脂质过氧化反应可以攻击细胞及线粒体等生物膜造成离子、能量代谢紊乱，从而导致机体运动能力下降，产生运动性疲劳；乳酸是糖无氧酵解的产物，长时间剧烈运动使肌体内乳酸过多积累，其解离出的H+使肌细胞pH值下降，导致疲劳的发生。而肌肽一方面能清除氧自由基，另一方面又能缓冲生理pH，维持细胞pH在生理水平上，因此具有抗疲劳的潜力。