牛磺酸生物学功能研究进展

牛磺酸生物学功能研究进展

摘要：牛磺酸( taurine, Tau )又名2-氨基乙磺酸,是机体组织细胞中含量最丰富的一种β型含硫氨基酸，于1827 年首次从牛胆汁中分离, 并因而得名。此后,国内外学者对牛磺酸进行了深入的研究,发现其具有广泛的生理学效应,是调节机体正常生理功能的重要物质。牛磺酸具有广泛的生理学效应,是调节机体正常生理功能的重要物质。不参与蛋白质组成和代谢,而是以游离形式存在或与胆汁酸形成复合物。是一种条件性必需氨基酸, 在大部分动物组织中都存在。牛磺酸在生物体内参与一系列的生理学过程,如与胆汁酸结合、调节渗透压、外源化合物的解毒、细胞膜的稳定、细胞钙流动调节、神经发育、神经兴奋性调节、神经保护、抗氧化和抗心律失常等[1],临床上牛磺酸被尝试应用于心血管疾病、高胆固醇血症、眼部疾病、糖尿病、早老性痴呆、胆囊纤维化等一系列疾病的治疗。

关键词：牛磺酸；生物学作用；研究进展

1. 牛磺酸对中枢神经系统影响

1.1 牛磺酸在脑中的分布

牛磺酸在动物的大脑皮层、小脑及嗅球等区域含量相当丰富。中枢神经系统中的各类细胞均含有牛磺酸其中以神经胶质细胞和突触系统的含量最为丰富。突触体中牛磺酸的水平与整个机体组织中牛磺酸的水平大致相同，但突触体中其他氨基酸的含量却低于机体组织，并且发现突触体中突触小泡的牛磺酸含量更加丰富。从动物的不同发育阶段来看，生长发育阶段的动物，其大脑牛磺酸的含量最高，而在这一时期，大脑中其他游离氨基酸的含量则呈下降趋势[2]；随着脑的不断发育，牛磺酸的水平逐渐下降，成年动物大脑中牛磺酸的含量仅为新生动物的1/3，人、猴、大鼠、家兔和猫均存在这一现象。

1.2 牛磺酸与神经递质

在生理条件下，牛磺酸可增加纹状体多巴胺的合成与释放，突触小泡对多巴胺的摄取需要氯离子的存在，而牛磺酸可增加氯离子的传导。牛磺酸与肾上腺素能神经元间存在着相互作用，在大脑和松果体，β-肾上腺素可导致牛磺酸的释放。牛磺酸可增加松果体Ν-乙酰转移酶的活性，使乙酰-5-羟色胺的生成量增加，也使N-乙酰-5-甲氧基色胺的生成量增加。牛磺酸对去甲肾上腺素的释放具有刺激性和抑制性作用，这种作用取决于内源性牛磺酸的水平，高浓度表现为抑制，低浓度则表现为刺激。适量的牛磺酸可使大鼠海马、大脑皮层β-内啡呔含量增高。

1.3 牛磺酸对脑发育的影响

牛磺酸可促进脑细胞DNA，RNA的合成，增加膜的磷脂酰乙醇胺含量和脑细胞对蛋白质的利用率，从而促进脑细胞尤其是海马细胞结构和功能的发育。陈文雄运用突触定量技术发现，幼年大鼠添加牛磺酸可增加海马CA3区锥体细胞突触数目；腹腔注射牛磺酸可诱导大鼠脑神经细胞[3]c-fos基因快速表达，合成fos蛋白。研究表明，c-fos基因表达

是反映细胞（包括神经元细胞）活性一种很好的标记。fos蛋白是真核细胞的调控因子，c-fos基因表达的fos 蛋白的功能，对神经生理功能的维持、细胞的存活是必需的。fos 蛋白不仅参与细胞的信息传递过程，而且在细胞正常生长、分化方面有重要意义。牛磺酸对神经细胞的分化成熟过程具有明显的促进作用[4]。缺乏牛磺酸仔鼠脑重量、脑细胞容积均达不到正常水平，且学习记忆能力降低。

1.4 牛磺酸与学习记忆

大脑和海马区在学习记忆过程中起重要作用，牛磺酸可通过提高蛋白质的利用率来促进生长和智力发育。有研究表明[5]，中枢神经系统的一些肽类物质参与信息在脑内的加工过程，它们可调节记忆贮存或提取过程，脑β-内啡肽参与记忆调节系统，影响学习记忆的获得和再现等不同阶段。给大鼠喂养牛磺酸，可使大鼠海马和大脑皮层的β-内啡肽增高，牛磺酸正是通过海马与皮层内β-内啡肽含量增高而参与学习记忆力调节。牛磺酸对c-fos 基因表达的影响，可以从信号传导的角度揭示其提高学习记忆的机制[6]。C-fos 基因表达和fos 蛋白的生物合成对于易化学习记忆过程至关重要。由于c-fos 基因转录后的mRNA及翻译后的fos蛋白的快速增高，持续很短时间后消失，并能将外界信号转变为基因表达，具有信号传递特征，c-fos基因表达产物被视为第三信使。以c-fos基因表达作为标志物，发现学习记忆过程中在脑区所涉及的解剖结构，有助于学习记忆机制的认识。安文林研究推测[7]，牛磺酸增强大鼠学习记忆能力最初启动的脑区可能是颞叶皮层、海马、下丘脑和丘脑等区域。牛磺酸还能调节体内微量元素锌、铜、铁及游离氨基酸等含量，进而促进大脑中DNA、RNA及蛋白质的合成，以牛磺酸-锌或牛磺酸形式调节机体的细胞代谢活性。

1.5 牛磺酸对中枢神经系统的保护作用

高碘可影响子代脑发育，补充牛磺酸能从促进DNA的合成、提高蛋白质的利用率、增加神经递质乙酰胆碱含量等方面来拮抗高碘所引起的脑发育障碍和智力障碍[8]。中枢神经系统是铅毒性重要的靶器官，能明显抑制实验大鼠学习与记忆能力。牛磺酸对细胞内钙离子有双向调节作用，可能是通过对钙稳态的调节作用来阻止细胞内钙超载；牛磺酸还可以影响其他微量元素如锌等的吸收，而这些元素可影响海马神经元型一氧化氮合酶（nNOS）基因，进而对海马nNOS 活力产生影响，达到对铅毒性的抵抗作用。

2. 牛磺酸对心血管系统的影响

2.1 对心肌细胞的保护作用

牛磺酸是心肌细胞内含量最丰富的氨基酸，具有调节细胞钙稳态、清除氧自由基和稳定细胞膜等多种作用[8]。在缺血缺氧的情况下，心肌细胞牛磺酸含量降低，且与心肌损伤程度密切相关，缺乏牛磺酸的动物心脏对缺血所致心肌损伤的敏感性增加。研究表

明[9]，牛磺酸对心肌缺血再灌注损伤具有一定的防护作用，表现为全血粘度、血浆粘度降低，红细胞变形能力增强，心肌中线粒体丙二醛含量降低，超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活力显著提高，并能抑制心肌缺血时胞内钙堆积。体外研究表明，牛磺酸能减少缺氧引起的心肌细胞坏死和乳酸脱氢酶活性降低。

2.2 抗心律失常和心衰作用

在多种心血管疾病的治疗中补充牛磺酸是一种安全、有效的治疗措施[10]。采用静脉注射肾上腺素的方法诱发麻醉狗发生心律失常，补充牛磺酸后，可使肾上腺诱发期前收缩的阈剂量提高，有明显的剂量效应关系。日本的一项研究表明，牛磺酸能明显减轻充血性心力衰竭的呼吸困难、心悸、胸膜捻发音和浮肿，也可增强患者的运动功能，这种强心作用与其对钙离子的调节有关。

2.3 抗高血压和动脉粥样硬化作用

在腹主动脉狭窄和高盐摄入所致高血压大鼠[11],经消化道给予牛磺酸4周后，大鼠血压下降，血浆内皮素和血管紧张素Ⅱ降低，血浆降钙素基因相关肽含量增加，主动脉组织中牛磺酸含量也增加；牛磺酸还能抑制血管紧张素Ⅱ诱导的心肌细胞肥大。说明牛磺酸可能通过调节体内的血管舒缩物质水平，从而起到降低血压的作用。对高血脂大鼠补充牛磺酸后[12]，血清中胆固醇和甘油三酯含量降低，而对高密度脂蛋白胆固醇影响不大。

3. 牛磺酸对其他系统的影响

3.1 对造血系统的影响

饮食中缺乏牛磺酸，血中白细胞总数下降，多形核细胞和单核细胞比例异常，吞噬杀灭葡萄球菌的能力减弱，脾结节及结节内细胞形态均出现异常，过氧化物生成增加。

3.2 对视网膜的影响

牛磺酸在脊椎动物视网膜含量丰富，猫体内牛磺酸缺乏会对视锥感光细胞造成损伤，导致持续的视网膜退化[13]。对于因谷氨酸兴奋性毒性所致的视网膜组织结构、超微结构损伤及视网膜功能的改变，牛磺酸可起到有效的防护作用。

3.3 对生殖系统的影响

牛磺酸是母猫正常妊娠、分娩，仔猫成活和正常发育必需的物质；缺乏则表现为繁殖能力低、流产、死产等症状，且活仔的生长速度显著降低，发育异常。

3.4 对运动系统的影响

在大强度运动时，体内自由基生成增加，脂质过氧化反应增强，损伤组织细胞。牛磺酸具有广泛的生物作用，如抗氧化、保护细胞膜、调节渗透压、参与糖代谢的调节等作用，可以对抗这种损伤。补充外源性牛磺酸能增加运动大鼠体内牛磺酸的含量，并在

机体运动过程中发挥重要的作用，具有提高运动能力、抵抗运动性疲劳的作用。而经过游泳训练后的小鼠心肌组织中牛磺酸含量则显著升高。

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