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對S-腺苷蛋氨酸的相關(guān)了解一、概述 腺苷蛋氨酸，又稱腺苷甲硫氨酸。英文名為S-AdenosvlmeIhionine，常用縮略語為SAM，SAMe或AdoMet，是甲硫氨酸的活性形式，廣泛存在于動物、植物和微生物體內(nèi)，也是人體內(nèi)一種重要的生理活性物質(zhì)，參與了40多種生化反應(yīng)。在生物體內(nèi)由蛋氨酸和ATP合成酶(Sadenosylinethionine synthetase)(EC2.5.1.6)催化合成。在此反應(yīng)中ATP的腺苷轉(zhuǎn)移到蛋氨酸上，形成一個高能硫原子，通過親核進(jìn)攻使與其相連的碳原子活化，從而具有轉(zhuǎn)甲基，轉(zhuǎn)氨丙基，轉(zhuǎn)硫基等作用?；衔?如圖1.1)SAM是與人體中脂肪、蛋白質(zhì)、糖類等的代謝有關(guān)的重要生理活性物質(zhì)，作為中間代謝物，廣泛存在于各種生物體內(nèi)，參與諸多的生化反應(yīng)。在生物體中，SAM通過S-腺苷蛋氨酸合成酶，消耗ATP使蛋氨酸腺苷化合成，ATP經(jīng)過這外單純的反應(yīng)以非隨機(jī)的方式裂解。 SAM對人體許多疾病的預(yù)防和治療，都有積極作用。SAM可以由化學(xué)合成、體外酶促合成或微生物發(fā)酵三種途徑得到?；瘜W(xué)法合成由于產(chǎn)率低，反應(yīng)底物。高半胱氨酸價格昂貴，反應(yīng)產(chǎn)物又為SAM的消旋物等明顯缺點，已很少使用。體外酶法合成盡管產(chǎn)物純度高，但成本也高，一般只用于合成同位素標(biāo)記的SAM。而通過微生物發(fā)酵，再從中提取精制SAM是目前其工業(yè)化生產(chǎn)的主要途徑。 圖1.1腺苷甲硫氨酸分子結(jié)構(gòu)圖1.1 腺苷蛋氨酸的性質(zhì) 腺苷蛋氨酸，又稱腺苷甲硫氨酸，分子式C15H22N6O5S，分子量399。SAM鹽為白色結(jié)晶或結(jié)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一腺苷蛋氨酸是雙手性物質(zhì)，有2種異構(gòu)體：(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。其結(jié)構(gòu)及合成如圖1.2所示， 圖1.2SAM的結(jié)構(gòu)及合成由其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以看出，在SAM分子中有四個可解離基團(tuán)，嘌呤環(huán)上的氨基(pKa=3.4)、甲硫氨酸殘基上的羧基(pKa=1.8)、氨基(pKa=7.8)和硫基(pKa=12.5)。其中硫基具有很強(qiáng)的極性，帶有永久的正電荷。SAM的等電點為7.24。SAM的重要生理功能在很大程度上在于其分子結(jié)構(gòu)中含有一個活性甲基和一個高能硫原子。1.1.1 腺苷蛋氨酸的穩(wěn)定性 腺苷蛋氨酸在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中最關(guān)鍵的問題是穩(wěn)定性差、易發(fā)生失活反應(yīng)。這在很大程度上限制了它在臨床上的應(yīng)用。首先，SAM分子在常溫及生理pH下，由于高能硫離子的存在，使相連的C原子活化，容易受到親核進(jìn)攻，硫一碳鍵極易斷裂，會發(fā)生各種降解及硫原子上的手性異構(gòu)反應(yīng)。除了甲基化反應(yīng)，SAM分子還可能由于水解而失去腺嘌呤，或者通過各種復(fù)雜的途徑生成5-脫氧-5-(甲硫)腺苷(5-deoxy-5-(methylthio)adenosine，MTA)和高絲氨酸(homoserine)，而且還會瞬時的消旋硫原子上的手性。Della Haba等曾指出在SAM的硫原子上有兩種構(gòu)象(R和S型)，只有一種能被生物合成和利用，這種構(gòu)象由cornforth等確定為： (s,s)型SAM。Stolowitz及Minch使用NMR分析發(fā)現(xiàn)從酵母提取的SAM中的20以(R,S)型SAM存在，也證明了消旋過程的發(fā)生。 人們在研究SAM失活機(jī)理時發(fā)現(xiàn)，由于SAM有多個可解離基團(tuán)，因此其失活反應(yīng)受pH值影響很大。水解成腺嘌呤的反應(yīng)可在pH6時強(qiáng)烈抑制，在pH4.5或更低時完全消除。由于含有離子化的2(或3)-OH，與其它不含離子化2(或3)-OH的分子如3-脫氧-SAM相比，SAM以相當(dāng)?shù)偷乃俣人?，并且糖苷鍵的斷裂非線性依賴于-0H的濃度。裂解反應(yīng)以相對高的速率持續(xù)進(jìn)行，直到pH降為1.5。由于其羧基的pKa，如其它大多氨基酸一樣，處于1.8-2.2之間，因此，該反應(yīng)不受抑制，直到pH接近或小于2。Hoffman發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH下降至羧基的pKa以下時，裂解常數(shù)KH大幅度下降。消旋反應(yīng)表現(xiàn)出較低的pH依賴性，在pH7.51.5范圍內(nèi)，消旋反應(yīng)速率沒有明顯變化。在pHl.5時消旋反應(yīng)是唯一以顯著速度發(fā)生的失活反應(yīng)，這樣就可以不受其它反應(yīng)的干擾而進(jìn)行消旋反應(yīng)的動力學(xué)分析。 另外，溫度、濕度對SAM的失活反應(yīng)也有影響。Hoffman在用S-腺苷高半胱氨酸(AdoHcy)和CH3I化學(xué)合成SAM時發(fā)現(xiàn)，在16、含水量5的合成體系中，消旋反應(yīng)比37的水溶液中慢。1.1.2 腺苷蛋氨酸鹽的穩(wěn)定性SAM硫酸鹽和SAMM鹽酸鹽在干燥、低溫條件下，穩(wěn)定性仍較差，因此只能被用于一般生化研究。目前，臨床上使用的SAM鹽主要是SAM一對甲苯磺酸硫酸鹽，其穩(wěn)定性得到了較大的提高，但仍不太理想。SAM鹽的穩(wěn)定性關(guān)鍵取決于分子中的陰離子的性質(zhì)。提高陰離子的立體障礙可增加其穩(wěn)定性。大分子量的陰離子通過靜電作用與SAM結(jié)合，利用其空間位阻限制SAM氨基酸鏈的自由旋轉(zhuǎn)，從而使得 SAM的穩(wěn)定性得到提高。按照其溶解性，可分為兩大類：水溶性聚陰離子SAM鹽和脂溶性多陰離子SAM鹽。欲提高SAM的穩(wěn)定性，有以下三種途徑：1）降低pH值（pH3其游離羧基的活度，抑制裂解生成MTA，并抑制水解生成腺嘌呤；2）加入非親核性的平衡離子（SO42-），從電性和位阻兩方面來降低分解和消旋反應(yīng)速率；3）在低溫（0)和加入非親核性的平衡離子（SO42-）條件下保存，可增加消旋轉(zhuǎn)化的活化能和位阻。二、SAM的生理功能 在生物學(xué)上，SAM是重要的甲基供體，具有轉(zhuǎn)甲基、轉(zhuǎn)氨丙基和轉(zhuǎn)硫等多種生理作用。2.1 轉(zhuǎn)甲基作用SAM是體內(nèi)最重要的甲基供體，目前已發(fā)現(xiàn)，至少有35種不同的甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)需要SAM作為甲基供體。許多含氮物質(zhì)的生物合成都要從SAM獲取甲基，如肌酸、膽堿、腎上腺素、松果素、肉堿、肌堿等。SAM還參與核酸與蛋白質(zhì)的甲基化修飾，如RNA鏈上核糖的羥基和堿基的氨基在甲基化時都需要SAM的參與。2.2 轉(zhuǎn)氨丙基作用 SAM通過轉(zhuǎn)氨丙基參與生物胺的合成。亞精胺和精胺是真核生物中重要的多胺。SAM兩次脫羧后生成5一甲硫腺苷(MTA)，接著將氨丙基轉(zhuǎn)移給腐胺或亞精胺而生成相應(yīng)的亞精胺和精胺。在正常條件下，此代謝途徑在體內(nèi)SAM 代謝中所占份額不超過5 %，而在肝移植和早期肝癌患者中，發(fā)現(xiàn)此代謝途徑會被誘導(dǎo)強(qiáng)化。2.3 轉(zhuǎn)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體。SAM 通過轉(zhuǎn)硫作用生成高半胱酸，隨后分解代謝生成半胱酸，再生成GSH。GSH是生物體內(nèi)重要的抗氧化及解毒物質(zhì)。3、 SAM 的臨床應(yīng)用 SAM是一種良好的肝臟營養(yǎng)劑：可防止酒精、藥物和細(xì)胞素對肝臟的損傷；防止膽汁積淤；預(yù)防慢性活動性肝炎以及其他因素而造成的肝損傷；預(yù)防由于缺氧而造成的神經(jīng)細(xì)胞壞死即缺氧癥；促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)纖維的組織再生；預(yù)防心臟疾病、癌癥以及其他疾病的發(fā)生。治療關(guān)節(jié)炎等疾??；抗抑郁癥，效果好于常規(guī)的臨床藥物，而且副作用少。歐洲已將其作為治療關(guān)節(jié)炎的處方藥使用。正因為SAM 具有廣泛的適應(yīng)癥，副作用非常輕微，所以SAM風(fēng)靡于歐洲藥品市場。四、腺苷蛋氨酸的生產(chǎn)制備腺苷蛋氨酸(SAM)的生產(chǎn)制備方法主要有化學(xué)合成法、發(fā)酵法和酶促轉(zhuǎn)化法3種。 4.1化學(xué)合成法 由于化學(xué)法合成SAM存在產(chǎn)率低、反應(yīng)條件苛刻、反應(yīng)產(chǎn)物異構(gòu)體多、分離純化困難以及環(huán)境污染等不足,現(xiàn)已很少使用。4.2酶促轉(zhuǎn)化法 酶促轉(zhuǎn)化法與化學(xué)合成法、發(fā)酵法相比，具有終產(chǎn)物積累量高、分離提純?nèi)菀住⒎磻?yīng)周期短以及無污染等優(yōu)點，但因其生產(chǎn)成本太高，一般只用于合成同位素標(biāo)記的SAM。4.3微生物發(fā)酵法 目前SAM的工業(yè)化生產(chǎn)主要以酵母發(fā)酵為主，國外對發(fā)酵法制備SAM進(jìn)行了較多的研究，并已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)對SAM制備技術(shù)的研究起步較晚，SAM的發(fā)酵水平遠(yuǎn)低于國外。Shiozaki等利用清酒酵母K-6菌株，在10L發(fā)酵罐中培養(yǎng)120h，SAM濃度達(dá)到10.8g/L，發(fā)酵產(chǎn)率為0.090g/(Lh)；余志良等利用所構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因巴斯德畢赤酵母菌株，在試管中培養(yǎng)72h，SAM濃度為2.49g/L，發(fā)酵產(chǎn)率為0.035g/(Lh)，分別為國外和國內(nèi)文獻(xiàn)報道的最高水平。發(fā)酵法，某些微生物可以在細(xì)胞內(nèi)積累腺苷蛋氨酸，通過對這些微生物的發(fā)酵，尤其是在培養(yǎng)基中添加一定量的甲硫氨酸，可以獲得大量的腺苜蛋氦酸。通過微生物發(fā)酵，再從中提取精制腺苷蛋氨酸是目前工業(yè)化生產(chǎn)腺苷蛋氨酸的主要途徑。五、SAM產(chǎn)品介紹 5.1 丁二磺酸腺苷蛋氨酸腸溶片丁二磺酸腺苷蛋氨酸腸溶片要成分為丁二磺酸腺苷蛋氨酸。其化學(xué)名稱為：（）-5-(R)-3-氨基-3-羧丙基甲磺基-5-脫氧腺苷1，4-丁烷二磺酸鹽。本品為近白色腸溶薄膜衣片，除去包衣后顯白色或類白色。適用于肝硬化前和肝硬化所致肝內(nèi)膽汁郁積。適用于妊娠期肝內(nèi)膽汁郁積。用鋁塑包裝，密閉，在25以下保存。5.2 注射用丁二磺酸腺苷蛋氨酸腸溶片注射用丁二磺酸腺苷蛋氨酸腸溶片的主要成份為l，4-丁烷二磷酸腺苷蛋氨酸。適用于肝硬化前和肝硬化所致肝內(nèi)膽汁淤積以及妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積。規(guī)格為0.5 g（以腺苷蛋氨酸計），用西林瓶裝包裝，每盒由5支粉針及5支注射用溶劑組成。25下保存。5.3 S-腺苷蛋氨酸對甲苯磺酸硫酸鹽外觀為白色結(jié)晶性粉末，分子量為766.79，主要用途是作為醫(yī)藥原