牛磺酸研究进展_白小琼

牛磺酸(Taurinet)是动物体内的一种含硫氨基酸，但不是蛋白质组成成分，又称牛胆碱、牛胆素。它广泛分布于生物体内各组织、器官，主要以游离状态存在于组织间液和细胞内液中，因最先从牛胆汁中分离出来而得名。1954年Stern和Moore首次在脑和脊髓中发现了牛磺酸。但长期以来一直被认为是含硫氨基酸的无功能代谢产物[1]。1976年Hayes等首次报道用以酪蛋白为主要蛋白来源但缺乏牛磺酸的饲料喂猫，可引起猫的视网膜变性，若长时间缺乏，可使猫失明[2]，从而引起了人们对牛磺酸营养作用的极大关注。研究发现，牛磺酸是调节机体正常生理活动的活性物质，具有维持正常视觉功能、维持机体渗透压平衡、调节细胞钙平衡，与细胞膜的流动性有关，降血糖、调节神经传导、参与内分泌活动、调节脂类消化与吸收、增加心脏收缩能力、提高机体免疫能力、增强细胞膜抗氧化能力、保护心肌细胞等广泛生物学作用[3]。

1 牛磺酸的理化性质

牛磺酸的化学结构式为H 2N-CH 2-CH 2-SO 3H，化学名称为β-氨基乙磺酸或2-氨基乙磺酸，分子量为125.15，单斜棱形棒状白色晶体，熔点328℃ (317℃分解)，无毒、无臭、味微酸、对热稳定。溶于水，在水中12℃时溶解度为0.5％ ，其水溶液pH为4.1—5.6，在95％乙醇中17℃时溶解度为0.004％。不溶于无水乙醇、乙醚和丙酮。溶解后的牛磺酸具有较强的酸性，以两性离子形式存在，不易通过细胞膜[4]。

2 牛磺酸的分布与代谢

2.1 牛磺酸的分布

牛磺酸以游离氨基酸的形式广泛分布于人和动物的脑、心脏、肝、肾、卵巢、子宫、骨骼肌、血液、唾液及乳汁中，以松果体、视网膜、垂体、肾上腺等组织的浓度为最高。海洋动物中含有较多的牛磺酸，最高达83μmol/g（湿重）。鸡胚中牛磺酸浓度约为哺乳动物的100倍左右[5]。

2.2 牛磺酸的生物合成与分解

除直接从膳食中摄入牛磺酸外，还可通过5个途径在肝脏中生物合成。其中最主要的途径是蛋氨酸和半胱氨酸代谢的中间产物半胱亚磺酸经半胱亚磺酸脱羧酶（CSAD）脱羧成亚牛磺酸，再经氧化成牛磺酸。而CSAD被认为是哺乳动物牛磺酸生物合成的限速酶，且与其他哺乳动物相比，人类CSAD的活性较低，可能人体内牛磺酸的合成能力也较低。牛磺酸在体内分解后可参与形成牛磺胆酸及生成羟乙基磺酸[6]。2.3 牛磺酸的来源和排泄

动物体中的牛磺酸一方面来源于膳食供给，一方面来源于自身的内源性合成，其需要量取决于胆酸结合和肌肉池内的含量。牛磺酸是通过尿液以游离形式或通过胆汁以胆酸盐形式排出体外的。肾脏是排泄牛磺酸的主要器官，也是调节机体内牛磺酸的含量的重要器官。当牛磺酸过量时，多余部分随尿排出；当牛磺酸不足时，肾脏通过重吸收减少牛磺酸的排泄。另外，也有少量牛磺酸经肠道排出。

3 牛磺酸的生物学功能与作用机理

牛磺酸具有广泛的生物学功能。研究发现，牛磺酸具有视觉发育、神经发育、解毒作用、钙流动调控、胆汁酸结合作用、渗透压调控、稳定细胞膜等多种作用及

作者简介：白小琼（1982— ），女，重庆人，在读硕士，研究方向为食品生物技术。

摘 要：概述了牛磺酸的理化性质和在生物体内的分布与代谢，着重讨论了牛磺酸的生物学功能和作用机理，并介绍了牛磺酸的生产现状及应用前景。

关键词：牛磺酸；功能作用；应用前景

牛磺酸研究进展

白小琼，孔德义

（西南大学食品科学学院，重庆 400716）

中国食物与营养 2011,17(5):78-80Food and Nutrition in China

在心血管系统有抗心律失常、心肌保护和降低血压等功能作用[7]。

3.1 牛磺酸对生长发育的影响

大多数哺乳动物妊娠后期胎儿各组织中牛磺酸的含量明显增加，在出生后逐渐下降，至断奶时接近成人水平。牛磺酸随年龄而变动显然与生长发育有着密切的关系。有证据表明，牛磺酸在出生前和出生后中枢神经系统与视觉系统发育中起重要作用，其机制尚不明确。牛磺酸对婴幼儿的健康和正常发育起着至关重要的作用，婴幼儿的脑、神经、内脏、内分泌系统等的发育以及脂肪、钙质和维生素的吸收都离不开它。婴幼儿所需的牛磺酸一般都是从母乳中获得的，若由于某种原因不能喂养母乳时，就需要在牛奶和奶粉中适当添加牛磺酸，以保证婴幼儿的健康发育。说明牛磺酸对生长发育有一定影响，是人体条件性必需氨基酸[8]。

3.2 牛磺酸对视神经的营养作用

牛磺酸约占视网膜中氨基酸总量的50％，牛磺酸是光感受器发育的重要营养因子。牛磺酸对视觉发育的作用与维生素A密切相关，视觉的形成离不开11-顺式视黄醛的作用[9]。缺乏牛磺酸会引起光感受器的退化，使光传导功能受到抑制。Grunert等[10]研究指出，完全胃肠道外营养的婴儿及儿童的血浆中牛磺酸浓度降低，一些儿童伴有视网膜结构、功能异常，补充牛磺酸后即可得到改善。有研究发现，适当对低照度作业人员补充牛磺酸及VA、B族维生素、VC、微量元素能提高该人群的暗适应能力[11]。对缺乏牛磺酸导致严重的视网膜损伤有2种解释：一是牛磺酸是视网膜中主要的渗透压调控成分，缺乏时会导致其退化；二是牛磺酸参与了VA类在光感受器和色素上皮间的运转，这一作用是通过水溶性牛磺酸进行的。此外，一种由牛磺酸合成的抗菌药(taurotlaine)能有效地抑制眼睑和结膜的菌丛，并且具有很好的耐药性，从而更好地保护视觉系统[12]。

3.3 牛磺酸对中枢神经系统的营养作用

牛磺酸是中枢神经系统最丰富的游离氨基酸之一，各种动物脑组织中牛磺酸含量也是幼小动物高于成年动物，并随着脑的不断发育，脑中牛磺酸水平逐渐下降[13]。牛磺酸对人脑神经细胞的树突分化和细胞增殖具有明显的促进作用，呈剂量 —反应关系。牛磺酸缺乏将对人脑神经细胞的正常发育产生不利影响，特别是胎儿由于牛磺酸的剥夺可导致大脑发育不全[14]，可能是牛磺酸通过激活甘氨酸受体影响新生儿大脑皮层的生长发育。有研究发现，牛磺酸有促进人胚脑神经细胞的生长发育、增殖分化和延缓衰老的作用[15]。还有研究发现，在添加牛磺酸的培养基中神经元细胞DNA合成蛋白质含量较对照组明显增加，第15d神经细胞特有的磷酸丙酮酸水合酶的表达仅能在含有牛磺酸的培养基中发现，这些结果表明了牛磺酸在人类大脑发育过程中作为神经营养因子的重要作用[16]。Jone等报道，牛磺酸的添加能促进早产儿的脑干听觉系统的成熟性，这与Tyson对低体重早产儿的牛磺酸分组双盲试验研究报道一致。

3.4 牛磺酸对肝胆系统的作用

牛磺酸在哺乳动物体内比较清楚的生理功能是参与胆酸盐的合成。肝脏每天约形成2—4g的胆酸，在体内每天完成10余次肠肝循环，以回肠末端作为肠肝循环的主要吸收部位，吸收率约为80％。胆酸作为一种脂溶性成分主要对脂类和脂溶性维生素进行乳化吸收，而胆酸盐对胆汁的这一生理功能十分重要，因为牛磺胆酸能增加脂质和胆固醇的溶解性，抑制胆固醇结石的形成，增加胆汁流量，增加了胆固醇的排泄率等。

3.5 牛磺酸对心血管系统的作用

牛磺酸在心肌中含量丰富，占总游离氨基酸的50％左右，因而对心脏的作用较为广泛，外源性补充牛磺酸，可以对抗心脏的多种病理状态。牛磺酸对心血管系统有一系列独特功能，主要是保护缺血缺氧心肌、加强左心室功能、增加心肌收缩力，维护心肌线粒体膜的稳定性、抗心律失常、防止充血性心力衰竭、降低血压、降低血胆固醇、提高高密度脂蛋白、防止动脉粥样硬化等。而细胞保护效应则是牛磺酸在抗心肌缺血、抗心律失常、再灌注损伤、心肌保护等方面的作用基础[17]。3.6 牛磺酸的其他功能作用

另外，还有一些牛磺酸功能作用的研究结论。例如，牛磺酸能减少运动时脂质过氧化产物，促进运动后机体抗氧化酶活力的增加；牛磺酸的解毒作用；牛磺酸对内分泌、免疫系统的作用等[18 -20]。

4 牛磺酸的生产现状及应用前景

牛磺酸主要存在于动物体内，一般从牛的胆汁中分离，鱼贝类中含量最为丰富，但是这些原料较分散、量少，远不能满足需要。可以化学合成，如利用2-溴乙胺氢溴酸盐与Na

2

SO

3

反应制备牛磺酸，虽然产率较高，但成本很高，难以实现工业化，而使用低成本的合

成方法如2-氯乙胺盐酸盐与Na

2

SO

3

反应，则收率较低(47.94％)。当前我国牛磺酸生产工艺陈旧、成本高、产量低，与欧美等发达国家还有很大差距。

牛磺酸在临床上已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、肝病、胆囊纤维化和酗酒等一系列疾病的治疗。很多研究者认为，应把补充牛磺酸作为糖尿病、冠心病等慢性疾病治

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白小琼等：牛磺酸研究进展第5期