摘要:麦角硫因是机体内重要的活性物质,国外研究表明它具有抗氧化等生物学功能,目前国内还没有相关报道。本文综述了麦角硫因的理化特性、自然界中的分布、代谢过程、生物学功能及其分离纯化方法。并简单展望了麦角硫因的应用前景。
关键词:麦角硫因;抗氧化剂 ;过氧化亚硝基;超氧自由基O2-
1, 麦角硫因的分布和理化特性
麦角硫因分布于哺乳动物的某些组织、器官中,主要存在于红血球(约1-2mM)和某些物种(如牛、马、猪)的精液(seminal plasma)中,但到目前为止,还没有实验研究表明有动物能合成该物质,对食肉类物种而言,动物组织中的麦角硫因可以供应饮食需要,Melville,D.B.和Eich,S.[1]随后的研究发现谷类植物也有麦角硫因存在。而DONALD B.MELVILLE.和DOROTHY S.GENGHOF等[2]研究表明麦角硫因是许多微生物细胞的普遍成分,且在几种真菌内能够合成,但不能在细菌内合成。
在美味牛肝菌、蘑菇、毛头鬼伞等食用菌中能产生合成麦角硫因所需的前体组氨酸三甲基内盐(hercynine); 而且毛头鬼伞还能产生麦角硫因(即巯基组氨酸三甲基内盐 ergothioneine) 等稀有氨基酸。麦角硫因存在两种异构体,即thiol和thione两种形式。而后者更受人们关注,它最初在一种真菌(Claviceps purpurea)中被发现。随后确认该物质是2—硫基—L—组氨酸甜菜碱。
2, 麦角硫因的合成
L—(+)—ergothioneine是一种稀有的天然氨基酸,已有研究表明它是种有效的抗氧化剂,能保护单独灌注的心脏免受局部缺血后的加速回灌。该物质合成的难点是准备2-硫基咪唑的原料有效性有限,且由于α位碳的酸性会使反应很容易发生外消旋作用。Xu,J.和Yadan,J.C.[J.Org.Chem.(1995)60,6296-6301]在文献里描述了该物质的合成,用苯基-氯硫甲酸使咪唑环裂开进行反应,形成一种Banberger-type的中间物后又重新成环生成原料2-硫基咪唑。
3,麦角硫因的生物合成:
DOROTHY等研究表明麦角硫因和它的前体组氨酸三甲基内盐(hercynine)在真菌和放线菌中可以生物合成,且黏菌(Physarum polycephalum)也具有合成麦角硫因的能力。然而,酵母作为一种真菌和所有类酵母物子囊菌(Ascomycetes)、原酵母(少数除外)一样都不能合成麦角硫因和它的前体。
4, 麦角硫因的新陈代谢
研究已表明麦角硫因不能在动物体内合成,但在植物和微生物体内已经明确表明了组氨酸(histidine)、the sulfur atom、the methyl groups of methionine 可以合成(incorporate into)麦角硫因。D.Yanasugondha和M.D.Appleman[5]研究了麦角硫因在微生物中的分解代谢,他们发现麦角硫因可以转化成三甲胺和硫醇咪唑丙烯酸;Heath[6]在给鼠长达21天喂养含[35S]麦角硫因的食物后,发现带[35S]标记的麦角硫因分布于骨髓、红血球、肝脏、肾脏等部位。而George Wolf等 [7] 先将[α-14C]麦角硫因注入鼠内,然后研究了放射能的分布及其代谢产物。证明了herzynine是合成麦角硫因的前体(precursor)。
5, 麦角硫因的生物学功能
麦角硫因是一种来源于植物、可以在动物组织中积累得到的天然产物,研究已表明它具有抗氧化剂的作用,它可以有效清除.OH,而且可以抑制H2O2在铁离子、铜离子存在时转化为.OH,还能抑制铜离子依赖型的氧合血红蛋白的氧化,以及抑制在肌红蛋白(或血红蛋白)与H2O2混合后促使花生四烯酸发生的过氧化反应。麦角硫因还能强有力地清除次氯酸,从而能阻止α1-抗蛋白酶失活。然而,它不能与O2-和H2O2快速发生反应,且不能抑制脂质微粒体在铁离子存在时发生过氧化反应。Akanmu D, Cecchini R, Aruoma OI等研究表明,一定浓度的麦角硫因存在于体内可以起到抗氧化剂的作用。