谷氨酰胺制剂的研究进展_于健春

谷氨酰胺制剂的研究进展

于健春

=摘要>目的谷氨酰胺这种条件必需氨基酸是营养支持领域研究最热门的营养素之一。经肠内或肠外添加谷氨酰胺可改善动物的器官功能和生存率。由于谷氨酰胺水溶性差及其在水溶液、热消毒及长期储存时在化学上不稳定,长期以来一直没有静脉药用标准的谷氨酰胺制剂。针对谷氨酰胺制剂的研究和临床应用作一探讨。方法通过合成谷氨酰胺双肽作为谷氨酰胺的供体,具有稳定、水溶性强、能耐受热消毒及作为肠外营养应用的谷氨酰胺所必需的全部生化和生理特性,达到国内外的静脉药用标准。结果应用谷氨酰胺双肽在氮平衡、免疫状况、肠道完整性、并发症、康复及预后等方面带来了有益影响,且有肯定的量效关系。结论应用谷氨酰胺双肽改善病人的预后,确定适应证、应用方法及疗效监测,还需进一步的临床研究。

=关键词>谷氨酰胺双肽制剂

80年代以来,人们逐步认识到谷氨酰胺(glu-tam ine,GLN)对机体维持正常生理功能的重要性,并进行了广泛和深入的研究,使谷氨酰胺成为近年来国内外营养支持领域研究最热门的营养素之一[1,2]。

一、谷氨酰胺

谷氨酰胺,一种非必需氨基酸,在许多代谢途径中起着重要作用。它在机体游离氨基酸库中占50%~60%以上,是合成核酸和谷胱苷肽的前体物质。谷氨酰胺是体内的氮源运载工具,它在不同器官组织间流动,并被称为运送燃料的/载氮车0,穿梭于组织与小肠细胞、结肠细胞、淋巴细胞及再生细胞之间。一方面清除氨等代谢废物,另一方面为蛋白质和DNA的合成提供氮源。谷氨酰胺缺乏时造成肠功能和免疫功能等受损,特别是防御肠道内细菌和内毒素进入门静脉血循环的能力下降。在应激、感染及创伤等高分解代谢的情况下,血浆及细胞内的谷氨酰胺浓度下降,机体依靠分解自身的肌肉组织来产生大量的谷氨酰胺供机体利用。如果输入外源的谷氨酰胺则会减轻肌肉的分解[3~5],这与病人的预后及存活相关。故谷氨酰胺又被认为是/条件必需氨基酸0,即在正常情况下,体内能合成足量的谷氨酰胺,而在发热、创伤和手术等应激状态,体内合成不能满足代谢需要;若无外界补充,将导致机体持续的谷氨酰胺耗竭和长期的分解代谢状态。

最初的谷氨酰胺的研究源于处于分解代谢应激状况下的大鼠等动物模型。经肠内或肠外添加谷氨酰胺可改善这些研究动物的器官功能和生存率,如:维持肠粘膜结构和功能,支持肝脏和免疫细胞的功能等[6~9]。这些研究支持谷氨酰胺是胃肠粘膜和免疫细胞重要的营养素这一概念。近十几年的研究结果表明,谷氨酰胺是一种重要的膳食营养素,当摄入这些营养素超过日需量时,可以调节免疫、代谢及炎症过程。这种氨基酸可对治疗重症病人起着重要作用,也是人体在特定分解代谢状况下的条件必需氨基酸[10]。

二、谷氨酰胺制剂的研究

尽管有口服的谷氨酰胺制剂,但由于其谷氨酰含量少,或胃肠道功能障碍的病人吸收差,不能满足病人机体对谷氨酰胺的需要。因此,临床上需要静脉用谷氨酰胺制剂。然而,由于谷氨酰胺水溶性差及其在水溶液、热消毒及长期储存时在化学上不稳定,在加热过程中易降解为氨和焦谷氨酸,限制了其作为静脉营养制剂的制备。因而,长期以来一直没有静脉药用标准的谷氨酰胺制剂。为此,Peter Furst教授提出了双肽的概念[11],即通过合成的甘氨酰-谷氨酰胺双肽(gly-gln)或丙氨酰-谷氨酰胺双肽(ala-gln)作为谷氨酰胺的供体。这种合成的双肽中含有稳定、水溶性强的谷氨酰胺,具有作为肠外营养基质-谷氨酰胺应用时所必需的全部生化和生理特性[12]。它可在水中自然溶解,并能耐受121e热消毒而不分解,达到中国、日本和欧洲等国家食品和药物管理局的标准,也达到中国卫生药政局(DAB)的要求。静脉输入的谷氨酰胺双肽在谷氨酰双肽酶的作用下迅速水解为甘氨酰和谷氨酰胺、或丙氨酰

作者单位:100730中国医学科学院北京协和医院外科

和谷氨酰胺,并被充分吸收利用。化学合成技术已使谷氨酰胺双肽能够大批量的生产,应用现代色谱方法能够在化学和光学两方面控制双肽的纯化。

三、应用谷氨酰胺双肽进行的动物实验和临床研究

蒋朱明等在狗的实验研究中发现:无论是丙氨酸-谷氨酰胺双肽、还是甘氨酸-谷氨酰胺双肽,在注入血液后,均可以有效的分解出谷氨酰胺,明显提高血清谷氨酰胺浓度,对维持肠粘膜结构和形态均具有同样的作用[13]。许多实验研究发现:肠外营养加用谷氨酰胺双肽可迅速被廓清、并由尿中排出,而不在组织内蓄积[11,12];证明补充谷氨酰胺双肽是安全的,同时发现有肯定的量效关系[14,15]。肠外营养加用谷氨酰胺双肽带来了包括氮平衡、免疫状况、肠道完整性、并发症、康复及预后等的有益影响[16]。

近年来,在欧洲等国家已上市的谷氨酰胺双肽注射液产品如20%Depiptiven、Glam in均已通过我国的临床验证。其中20%丙氨酸-谷氨酸双肽静脉注射溶液由德国Fresenius AG研制生产,于1995年4月在德国注册(商品名Dipeptamin)。该产品于1999年已在中国注册上市,商品名20%Dipeptiven (力肽)。20%Depiptiven100ml含Ala-Gln(L-丙氨酰-L-谷氨酰胺)20g(相当于分别含L-丙氨酸8.18 g和L-谷氨酰胺13.42g),氮浓度为3.68g/100 ml。Glamin是Fresenuis-kabi公司(Germany生产提供)的新型营养产品,1995年5月在德国瑞士、瑞典、芬兰、丹麦和英国等国家注册上市。Glam in是含有谷氨酰胺双肽和酪氨酸双肽即甘氨酰-谷氨酰胺(gly-gln)和甘氨酰-酪氨酸双肽(gly-ty r)等十八种氨基酸的复方平稳的氨基酸注射液,每升中含有以甘氨酰-谷氨酸胺形式存在的谷氨酰胺20g,酪氨酸2.28g,氮浓度为2.24g/100m l;由于未再添加游离的甘氨酸,双肽结构的氨基末端的氨基酸无不平衡现象产生。而普通传统的复合氨基酸注射液不含谷氨酰胺。以10%复合氨基酸注射液(18-F)(天津市氨基酸公司生产)为例,基氮浓度为1.52g/100ml。因而,Glamin比普通复方氨基酸注射液更为完善,尤其对创伤、败血症和某些器官衰竭危重病人分解状况更方便、合理,但缺点在于谷氨酰胺浓度低。

双盲、前瞻性的临床研究结果表明[9~11]:含有谷氨酰胺的肠内或肠外营养对分解代谢状况下的病人是安全、有效的。在不同疾病的病人体内、经肠外或肠内途径加用5天以上的谷氨酰胺进行的代谢和免疫上的疗效观察表明:谷氨酰胺的主要作用在于维持蛋白质合成、减少创伤后机体的氮的丢失、增加细胞内谷氨酰胺的水平及刺激免疫功能。给研究选择的病人静脉输入谷氨酰胺制剂,能够增加血浆谷氨酰胺水平、维持肌肉细胞内游离的谷氨酰胺库,增加氮平衡、发挥蛋白质合成效应,降低3-甲基组氨酸的排出,增加淋巴细胞总数和亚群数,维持和促进肠道结构和功能、减少并发症的指标包括感染率和住院时间,降低多器官功能衰竭病人的死亡率。口服谷氨酰胺还可以降低创伤病人的感染率,改善短肠综合征病人的肠道功能和吸收营养素的能力,预防由化疗所致的胃肠道毒性,减轻和缩短化疗所致胃炎的严重程度和持续时间。

在我国的两项多中心的谷氨酰胺双肽临床研究中,我们应用丙氨酸-谷氨酰胺双肽(20%Depiptiv-en)及甘氨酸-谷氨酰胺双肽(Glamin)作为谷氨酰胺的供体,120例择期手术的病人接受了加用谷氨酰胺双肽的肠外营养或传统的肠外营养,二组病人接受等氮(0.20g/kgbw/d)、等热卡的营养支持。研究表明:当谷氨酰胺输注剂量低于0.18g/kg/d,虽在一定程度上改善了病人的肠粘膜通透性指标、氮平衡指标等。但肠粘膜的通透性指标乳果糖/甘露醇比值在术后第7天与术前比值之差值无明显差异;而当谷氨酰胺双肽输注剂量为0.5g/kg/d时,即相当于谷氨酰胺0.34g/kg/d时,能使手术创伤后肠粘膜的通透性的增加减少,改善了病人的氮平衡,降低了临床感染性并发症,缩短了手术后的住院时间等[16]。

四、谷氨酰胺双肽研究的新进展

在谷氨酰胺双肽研究的新进展方面包括:(1)应用谷氨酰胺双肽促进肝脏谷胱苷肽合成,可能改善危重病人的临床与生化指标。(2)通过增强谷胱苷肽合成介导调节内源性炎症反应:包括减轻前炎症介质作用、上调抗炎症因子、促进免疫反应、保护心脏及复苏等。(3)生长因子与谷氨酰胺(双肽)相互作用是增强谷氨酰胺(双肽)营养效果的一种新的治疗方法。生长因子包括重组人生长激素、类胰岛因子-1以及表皮生长因子。(4)应用新方法准确测定蛋白质或肽类肠内营养制剂中蛋白结合型谷氨酰胺的含量。各种蛋白质都含有谷氨酰胺的认识促进了对组织或器官谷氨酰胺代谢动力学的重新认识。(5)谷氨酰胺(双肽)在常规治疗中的应用:极低体重新生儿的治疗、降低危重病的死亡率、费用