107-35-7 / 牛磺酸的生物學(xué)功能與臨床應(yīng)用

概述^[1]

牛磺酸是人體的條件性必需氨基酸，是一種β-氨基磺酸。在哺乳動物組織中，是蛋氨酸和胱氨酸的代謝產(chǎn)物。1827年首次從牛膽汁中分離出來，故名牛磺酸。以游離氨基酸的形式普遍存在于動物的各種組織內(nèi)，但并不結(jié)合進(jìn)入蛋白質(zhì)中。植物中很少含有牛磺酸。近期研究表明，除了形成牛磺膽酸，參與脂類消化吸收外，牛磺酸還具有多種重要的生物功能。其也可參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中多種神經(jīng)細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用，是保證腦神經(jīng)正常發(fā)育和功能的重要營養(yǎng)物質(zhì)；視網(wǎng)膜中含有占總游離氨基酸40%～50%的牛磺酸，對維持光感受器細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能所必需；可影響心肌收縮力，調(diào)節(jié)鈣代謝，抗心律失常，降低血壓等；維護(hù)細(xì)胞的抗氧化活性，使組織免受自由基損傷；降低血小板聚集等。

生物學(xué)功能^[2]

牛磺酸具有廣泛的生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)，牛磺酸具有視覺發(fā)育、神經(jīng)發(fā)育、解毒作用、鈣流動調(diào)控、膽汁酸結(jié)合作用、滲透壓調(diào)控、穩(wěn)定細(xì)胞膜等多種作用及在心血管系統(tǒng)有抗心律失常、心肌保護(hù)和降低血壓等功能作用。

1.牛磺酸對生長發(fā)育的影響

大多數(shù)哺乳動物妊娠后期胎兒各組織中牛磺酸的含量明顯增加，在出生后逐漸下降，至斷奶時接近成人水平。牛磺酸隨年齡而變動顯然與生長發(fā)育有著密切的關(guān)系。有證據(jù)表明，牛磺酸在出生前和出生后中樞神經(jīng)系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)發(fā)育中起重要作用，其機(jī)制尚不明確。牛磺酸對嬰幼兒的健康和正常發(fā)育起著至關(guān)重要的作用，嬰幼兒的腦、神經(jīng)、內(nèi)臟、內(nèi)分泌系統(tǒng)等的發(fā)育以及脂肪、鈣質(zhì)和維生素的吸收都離不開它。嬰幼兒所需的牛磺酸一般都是從母乳中獲得的，若由于某種原因不能喂養(yǎng)母乳時，就需要在牛奶和奶粉中適當(dāng)添加牛磺酸，以保證嬰幼兒的健康發(fā)育。說明牛磺酸對生長發(fā)育有一定影響，是人體條件性必需氨基酸。

2.牛磺酸對視神經(jīng)的營養(yǎng)作用

牛磺酸約占視網(wǎng)膜中氨基酸總量的50％，牛磺酸是光感受器發(fā)育的重要營養(yǎng)因子。牛磺酸對視覺發(fā)育的作用與維生素A密切相關(guān)，視覺的形成離不開11-順式視黃醛的作用。缺乏牛磺酸會引起光感受器的退化，使光傳導(dǎo)功能受到抑制。研究指出，完全胃腸道外營養(yǎng)的嬰兒及兒童的血漿中牛磺酸濃度降低，一些兒童伴有視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)、功能異常，補(bǔ)充牛磺酸后即可得到改善。有研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)對低照度作業(yè)人員補(bǔ)充牛磺酸及VA、B族維生素、VC、微量元素能提高該人群的暗適應(yīng)能力。對缺乏牛磺酸導(dǎo)致嚴(yán)重的視網(wǎng)膜損傷有2種解釋：一是牛磺酸是視網(wǎng)膜中主要的滲透壓調(diào)控成分，缺乏時會導(dǎo)致其退化；二是牛磺酸參與了VA類在光感受器和色素上皮間的運(yùn)轉(zhuǎn)，這一作用是通過水溶性牛磺酸進(jìn)行的。此外，一種由牛磺酸合成的抗菌藥(taurotlaine)能有效地抑制眼瞼和結(jié)膜的菌叢，并且具有很好的耐藥性，從而更好地保護(hù)視覺系統(tǒng)。

3.牛磺酸對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的營養(yǎng)作用

牛磺酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最豐富的游離氨基酸之一，各種動物腦組織中牛磺酸含量也是幼小動物高于成年動物，并隨著腦的不斷發(fā)育，腦中牛磺酸水平逐漸下降。牛磺酸對人腦神經(jīng)細(xì)胞的樹突分化和細(xì)胞增殖具有明顯的促進(jìn)作用，呈劑量—反應(yīng)關(guān)系。牛磺酸缺乏將對人腦神經(jīng)細(xì)胞的正常發(fā)育產(chǎn)生不利影響，特別是胎兒由于牛磺酸的剝奪可導(dǎo)致大腦發(fā)育不全，可能是牛磺酸通過激活甘氨酸受體影響新生兒大腦皮層的生長發(fā)育。有研究發(fā)現(xiàn)，牛磺酸有促進(jìn)人胚腦神經(jīng)細(xì)胞的生長發(fā)育、增殖分化和延緩衰老的作用。

4.牛磺酸對肝膽系統(tǒng)的作用

牛磺酸在哺乳動物體內(nèi)比較清楚的生理功能是參與膽酸鹽的合成。肝臟每天約形成2—4g的膽酸，在體內(nèi)每天完成10余次腸肝循環(huán)，以回腸末端作為腸肝循環(huán)的主要吸收部位，吸收率約為80％。膽酸作為一種脂溶性成分主要對脂類和脂溶性維生素進(jìn)行乳化吸收，而膽酸鹽對膽汁的這一生理功能十分重要，因?yàn)榕；悄懰崮茉黾又|(zhì)和膽固醇的溶解性，抑制膽固醇結(jié)石的形成，增加膽汁流量，增加了膽固醇的排泄率等。

臨床應(yīng)用^[3]

臨床用于感冒初期的發(fā)熱、支氣管炎、扁桃體炎、急慢性肝炎、脂肪肝、膽囊炎等，滴眼用于防治白內(nèi)障。

制備^[4]

（1）中間物2-氨基乙醇硫酸酯的制備冰浴

（＜20℃）下向500ml四口燒瓶中緩緩注入76ml濃硫酸，電動攪拌至濃硫酸滴加完畢，撤去冰浴。向反應(yīng)液中加入140ml甲苯，裝上分水裝置和冷凝裝置，油浴加熱至回流溫度，無明顯水分時停止加熱，抽濾得到粗酯。然后用無水乙醇洗滌，烘干后得到2-氨基乙醇硫酸酯。

（2）目的產(chǎn)物牛磺酸的制備在裝有冷凝回

流裝置的四口燒瓶中加入煮沸過的蒸餾水，通入氨氣形成氨氣保護(hù)，在攪拌條件下加入亞硫酸銨，待亞硫酸銨全部溶解后加入2-氨基乙醇硫酸酯。油浴加熱至105℃，反應(yīng)12h后，停止加熱。將反應(yīng)液冷卻至60℃以下，量取反應(yīng)液總體積。然后用硫代硫酸鈉溶液返滴定法測定反應(yīng)液中剩余亞硫酸銨的濃度，再由式(3)計算出2-氨基乙醇硫酸酯的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)液進(jìn)行濃縮后，冷卻結(jié)晶分離得到的固體即為牛磺酸粗品。

（3）分離提純過程

牛磺酸合成反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)溶液中主要有牛磺酸、硫酸銨、亞硫酸銨和2-氨基乙醇硫酸酯。亞硫酸銨極易氧化，通過攪拌使其充分接觸空氣，加熱促進(jìn)氧化反應(yīng)進(jìn)行，以使其完全氧化為硫酸銨。然后向反應(yīng)液中加入Me(OH)2（Me=Ca，Ba）飽和溶液以除去其中的硫酸銨。涉及到的化學(xué)反應(yīng)方程式如下:

濾出沉淀物硫酸鹽后，稍微加熱母液，生成的NH3·H2O分解放出的氨氣作為保護(hù)氣體用于磺化反應(yīng)過程。

主要參考資料

[1] 衛(wèi)生學(xué)大辭典

[2] 牛磺酸研究進(jìn)展

[3] 實(shí)用藥物手冊

[4] 牛磺酸合成工藝的改進(jìn)