与脑梗死关联氨基酸代谢通路研究进展与发现.docVIP

与脑梗死关联氨基酸代谢通路研究进展与发现 　　摘要] 本文通过检索文献，分析近年来应用代谢组学手段检测到的与脑梗死相关氨基酸以及代谢通路的文章，讲述了氨基酸的代谢变化与脑梗死的相关性，发现在脑梗死产生、演变过程中产生作用或者发生异常的有7种氨基酸以及多条代谢通路，并且从分子微观层面上描述了脑梗死的发生机制，发现脑梗死机制多集中于三羧酸循环能量代谢失衡、缺血缺氧以及兴奋毒性作用。 　　[关键词] 氨基酸代谢；缺血性脑梗死；代谢组学；代谢通路 　　[中图分类号] R743.330.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）09（b）-0024-04 　　脑梗死是临床常见病，具有较高致残率，严重影响患者生活质量。目前，临床上对脑梗死的诊断、治疗主要依赖患者出现的神经功能缺损及CT、MRI扫描等影像学检查并结合临床医生的经验加以判断，尚缺少及时有效的诊断手段，同时对于微小血管梗死很容易延误诊断。如果能提高对脑梗死早期的预防与发现便可有效降低脑梗死的致残率。目前应用代谢组学方法，可以发现部分疾病早期潜在标志物并进行早期分类诊断，这种方法已经应用于脑梗死疾病的研究中[1-2]。 　　代谢组学代表一个新生的系统生物学的学科，通过研究生物系统潜在的代谢产物，提供了生物系统表型的一个准确和动态的画面，反映环境或生活方式与生命系统相应基因的整体和同步代谢图谱的变化，可用于靶向治疗与新药的发现。代谢组学网络结构同样可以显示疾病导致的相关的代谢物与多个通路造成的扰动，这种方法通过捕捉生物样本低分子量代谢物水平的变化，来阐明网络路径的扰动与疾病的关系[3-4]。与代谢密切相关的代谢物的生物活性产物主要包括碳水化合物、脂类、脂肪酸、核苷酸、蛋白质分子、氨基酸等[5]。全谱氨基酸在体内保持平衡，氨基酸代谢池的失衡是许多疾病诱使或表述的形式之一。通过对氨基酸的精确检测，可以揭示身体的氨基酸代谢，从而被用来作为医疗诊断和发现与预防疾病的重要手段。另外，氨基酸主要代谢途径可以潜在反映神经内分泌系统、氨或硫等的能量代谢系统的异常，是人类健康的提示，具有重要的临床意义[7-8]。 　　氨基酸的研究是代谢组学中较为重要的一环，因此研究缺血性脑梗死大脑细胞缺血期在血清中所造成的氨基酸分子的微量变化具有一定意义。神经系统中有大量的游离氨基酸、γ-氨基丁酸（GABA）、天门冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、牛磺酸（Tau）、甘氨酸（Gly）、色氨酸（Trp）、丝氨酸（Ser）、精氨酸（Arg）等和中枢神经系统代谢密切相关，其中GABA、Glu、Asp、Tau和Gly是非常有代表性的兴奋或抑制性神经递质，且与神经系统疾病的转归相关[9]。 　　氨基酸是蛋白质的组成单位，也是卟啉、嘌呤、嘧啶、甲状腺激素等生物合成的前体。氨基酸的研究是代谢组学中较为重要的一环。因此研究缺血性脑梗死大脑细胞缺血期组织中所造成的氨基酸分子的微量变化具有一定意义。神经系统中有大量的游离氨基酸，GABA、Asp、Glu、Tau、Gly、Trp、Ser、Arg等和中枢神经系统代谢密切相关，GABA、Glu、Asp、Tau、Gly是非常有代表性的兴奋或抑制性神经递质，且与神经系统疾病的转归相关[9]。 　　1 与大脑代谢相关的游离氨基酸 　　在脑脊液的游离氨基酸中，Glu含量最高，Tau其次，再次为Asp，其余依次为Ser、脯氨酸、酪氨酸、丙氨酸，但是其含量与功能并不相关，脑组织中氨基酸氮总量为血清中氨基酸氮的6倍，其中Glu和Asp是最主要成分。正常情况下血脑屏障维持脑组织中游离氨基酸高浓度和血清间浓度梯度，当脑梗死发生后血脑屏障破坏，脑脊液含量增加。这些氨基酸大部分能透过血脑屏障进入外周血液[10]。 　　1.1 兴奋性氨基酸——天门冬氨酸与谷氨酸在脑组织中的作用 　　Asp是Glu利用维生素B6转化而来的一种非必需氨基酸，该氨基酸偏高常发生于脑梗死或者癫痫患者。Glu在学习与记忆、神经元损伤等生理和病理生理过程中起着关键作用，作为机动性的神经递质它不易通过血脑屏障，因此不能通过血液供给脑，必须由生物化学途径在脑内合成以完成脑内代谢[11]。 　　1.2 抑制性氨基酸——甘氨酸和γ-氨基丁酸在脑组织中的作用 　　Gly主要抑制N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid，NMDA）对抗其受体的激活效应。γ-GABA作为抑制性神经递质之一，γ-GABA由L-Glu谷氨酸脱羧酶催化，谷氨酸脱羧基生成，此酶在脑组织中的含量很高，所以大脑中γ-GABA含量较高，二者作为抑制性神经递质，对中枢神经系统有抑制作用。 　　1.3 色氨酸、牛磺酸和赖氨酸在脑组织中的作用 　　Trp可与大脑中的一种重要神经传递物质5-羟色胺相互转化，