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诺贝尔奖的传奇 精胺酸与一氧化氮的功能品

江晃荣 · No.277

 

精胺酸与一氧化氮是20世纪所发现最神奇讯号分子,更是诺贝尔生理医学奖的传奇。40岁以后人体一氧化氮生成量逐渐减少,只有出生时40%左右,而65岁后则完全无法生成,因而诞生了可在人体内合成一氧化氮的精胺酸产品。

 

 

一氧化氮是一个小气体分子(NO,分子量是30),带有15个电子,是有含奇数电子的自由基分子。一氧化氮族有不同价数的氮兄弟,作用也不同,有具麻醉功能的一氧化二氮(N2O)是正一价,NO是正二价,N2O3是正三价,NO2是正四价,氮兄弟也是最著名的空气污染物,这种棕红色的毒气具有十分刺鼻的苦涩气味,N2O5则是正五价。而一般人印象中含有氧及氮的化合物是主要空气污染物之一。

 

污染物变身保健医药品

1998 年诺贝尔生理医学奖却使得一氧化氮麻雀变凤凰,当时在美国纽约州立大学的罗伯˙佛契哥德(Robert F. Furchgott)、加州大学洛杉矶分校的路易斯˙伊格纳洛(Louis J. Ignarro)以及德州大学休士顿医学院的费瑞˙穆拉德(Ferid Murad)发现了一氧化氮可使血管扩张而获奖,一瞬间污染物成保健良品。

 

由于一氧化氮是气体,生成一氧化氮的原料就是精胺酸,于是各种精胺酸产品纷纷上市,成为医疗保健产品另类主流。

 

早在100多年前,医学界就知道炸药原料的硝基甘油可治疗胸痛和心脏病,但不清楚原因,只推测与信息传递(signal transduction)有关,生命的基本是生命信息传递,讯号可应答外界环境刺激和调节基因表现、生理反应,才能维持细胞正常代谢,最后反映到决定细胞增殖、生长、分化、衰老和死亡等生命现象。

 

精胺酸与一氧化氮保健医疗用途大发现

1970年代中期佛契哥德在其纽约市布鲁克林实验室意外发现,能扩张血管的乙醯胆碱(acetylcholine)竟然可收缩血管,并发现血管收缩是因为在血管处理过程中将血管内皮破坏造成的,当血管内皮完好无损时,乙醯胆碱只能扩张血管,因而推断血管内皮细胞可制造一个不明的讯息传导因子,「内皮衍生松弛因子」(EDRF,endothelium-derived relaxing factor),而使血管平滑肌细胞放松,造成血管扩张,并发表在 1980 年《自然》期刊(Nature)。

 

同一时期穆拉德致力于一氧化氮和环鸟嘌呤核苷单磷酸盐(cGMP)当作讯息转递的研究,并曾在1977 年在环核甘酸研究期刊(J Cycl Nucl Res)发表硝基甘油和相关的血管扩张化合物,可释放一氧化氮而放松平滑肌细胞的论文,但那时还不知道一氧化氮和心脏病的不寻常关系,很多人对污染物的一氧化氮可当作讯息转递也存疑。

 

1986年7月,美国明尼苏达州的一项心血管研讨会上,伊格纳洛和佛契哥德同时提出这不明的「内皮衍生松弛因子」是一氧化氮,这是人类首次发现气体在生物体内可扮演一个讯息传递因子的角色。

 

1998年,这3人共同获得诺贝尔生理医学奖。但当年诺贝尔奖有一颗很大的遗珠,就是孟卡达(Salvador Moncada),因为科学文献上最先发表「内皮衍生松弛因子」是一氧化氮的是英国伦敦大学学院(University College London)的孟卡达,他是在卫尔康研究实验室(Wellcome Research Laboratories)所做的研究,并发表在1987 年6月11日的自然期刊 (Nature)。

 

孟卡达确实在一氧化氮的研究有丰富且重要的贡献,他发现哺乳类生物体内的一氧化氮是由 L-精胺酸(L-arginine)所制造,所以才衍生出日后多种精胺酸与一氧化氮的保健食品来。也由于他在一氧化氮研究的卓越贡献,曾在1994年被美国国家科学院(National Academy of Sciences)选为外国院士;同时在1994年,和伊格纳洛和佛契哥德3人,共同获得法国的重要大奖——卢梭(Roussel-UCLAF) 奖。

 

一氧化氮作用原理

人体99.9%的疾病均与一氧化氮有关。人体内凡是有血液的地方,就有一氧化氮存在。一氧化氮是调节血液循环的重要元素,血液循环受阻,会引发人体各种疾病,因此人体的亚健康状态及各种疾病,很多都与体内一氧化氮的调节有关。

 

血管内皮细胞受化学物质如乙酰胆碱或缓激肽(bradykinin)等的刺激,导致细胞膜上的钙离子通道开放,细胞内钙离子的浓度升高,通过钙调蛋白(CaM)激活一氧化氮合酶(NOS,NO synthetase),由左旋精胺酸产生一氧化氮,一氧化氮穿过内皮细胞膜扩散到周围的平滑肌细胞中,激活鸟苷酸环化酶 (guanylate cyclase),产生环磷酸鸟苷(cGMP,cyclic GMP或3'-5'-cyclic guanosine monophosphate),进而导致平滑肌松弛。

 

此一作用原理也是知名壮阳药威而钢同一机转,因男人阴茎需先行松弛才能使血液流入而膨胀,3位诺贝尔奖得主之—的穆拉德较为活躣,不但出书并到处演讲, 因而被称为「一氧化氮之父」、「威而钢之父」, 一氧化氮也称为「最迷人的分子」,1992年美国著名《科学》杂志亦将一氧化氮评为「年度明星分子。

 

奇迹分子——左旋精胺酸

左旋精胺酸(L-arginine)是营养医学界过去以来所发现最具潜力的胺基酸,由于它拥有强大的治愈力,被科学家命名为「奇迹分子」,1998年诺贝尔医学奖已证实了左旋精胺酸无与伦比的特质,医学界已有许多临床的实验证据指出,左旋精胺酸可用来治疗人体的多种病症如心血管疾病、免疫功能、脂肪细胞增生肥大病变、基因生长缺陷、高血压、性功能障碍、老化。

 

美国哥伦比亚大学研究指出左旋精胺酸是心血管系统的「神奇子弹」该大学的研究员收集了超过10,000篇左旋精胺酸的文献来阐述胺基酸的益处,此汇整文献已成为现今该大学内科及外科学生的教材称为「最迷人的分子」,1992年美国著名《科学》杂志亦将一氧化氮评为「年度明星分子」。

 

诺贝尔医学奖得主对一氧化氮的研究塑造了医药界新的里程碑,同时也说明了一氧化氮对生命的重要性,而左旋精胺酸便是体内转换成一氧化氮的主要来源。

左旋精胺酸已知在医疗保健上的功能有:

  1. 降低罹患心血管疾病的风险。
  2. 降低体脂肪。
  3. 促进脂肪燃烧。
  4. 增强免疫功能。
  5. 天然的威而刚与威而柔。
  6. 建造肌肉组织。
  7. 增加骨密度。
  8. 减少伤口愈合的时间,尤其是骨骼。
  9. 具有抗氧化剂的特性。
  10. 增强体力。
  11. 降低血压。
  12. 减少心脏病、中风、高胆固醇的风险。
  13. 减少动脉栓塞。
  14. 增强性功能。

 

精胺酸与一氧化氮产品

40岁以后人体一氧化氮生成量逐渐减少,只有出生时40%左右,而65岁后则完全无法生成,因而诞生了可在人体内合成一氧化氮的精胺酸产品。

 

第一代生成一氧化氮产品是纯精胺酸,但为了让左旋精胺酸能发挥最大效益,制作过程中必须小心的处理。如果只是单纯的左旋精胺酸型式,摄食后首先它会进入胃,再流经肠道,而后进入肠黏膜吸收,左旋精胺酸分子就像是盲目的胺基酸,必须要有载体的协助或改变分子型态,才有办法到达正确的作用部位,否则无法通过血脑障壁(blood brain barrier),亦无法促使抗老化荷尔蒙分泌, 因此出现了第二代不同配方产品。

 

由于人体生成一氧化氮牵涉复杂生化反应,所以目前也出现来自各种天然植物、含多种酵素、由不同管道,生一氧化氮的新产品,配方包括甜菜根、瓜胺酸、芹菜汁、石榴萃取物、五味子萃取物、山渣萃取物以及松树皮萃取物等。