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第五届金属硫蛋白国际会议(MT-2005) 兔肝金属硫蛋白

金属硫蛋白(MT)

(Metallothionein)

     金属硫蛋白(Metallothionein,简称 MT)是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白。1957年 Margoshes.M和Vallee.B.L[1]首次从马肾中分离出该物质,当时并未引起重视,直到 80 年代之后,逐步发现其具有多种重要的生物学功能,才引起科学家们的重视。现已发现 MT 同乎存在于所有的生物体中,包括哺乳动物、各种低等动物、植物和微生物中,从广义上讲,金属硫蛋白和其类似物可分为三大类:第一类即人,哺乳动物的具有全部金属硫蛋白结构和特性的;第二类存在于较低等动、植物和微生物中的类似金属硫蛋白;第三种广泛地存在于低等植物中的根部。第一类也就是真正的金属硫蛋白的生物功能的效果最强,尤其是人,其次是各种哺乳动物。目前市场上销售的多为兔肝金属硫蛋白,它主要有两种异构体,分别称之为 MT-Ⅰ与 MT-Ⅱ,它们共有非常相似的结构与功能,只有十分微小的差异,所以作为化妆品、营养保健品添加剂,可以不必将它们彼此分开。当然从猪、牛、羊等哺乳动物肝脏中也可制得兔肝类似MT,但由于其中对兔肝 MT 研究得最深,且易获得,所以还是使用兔肝 MT 比较安全可靠。

    兔肝 MT 与其它哺乳动物 MT 一样,是由68个氨基酸构成的一个单肽链蛋白质分子,分子量约为6500,分子中富含7个二价金属,主要为锌,其次为铜,钴等,在有毒环境下也会含有毒重金属如汞、镉、铅等。它也能与一价金属如一价铜、金、银结合。在正常体内主要为锌,少量的铜,钴等,其分子最大特点是富含半胱氨酸,即占全部氨基酸中约30%(即20个左右),最有意思的是它们在分子中都是以金属-巯基簇形式存在,使整个分子结构十分紧密和牢固,稳定。在金属存在下,它可以有效地拮抗高温和蛋白酶对其的分解。但在酸性条件下极不稳定,在pH4.0以下,就易脱掉金属,暴露自由巯基而使整个分子松驰(变性态),此时易受蛋白酶的攻击而被降解,导致生物活性的丧失。所以 MT 不能口服,否则易被胃液所破坏导致失效,因此,制成 肠溶衣胶囊不失为一种有效的方法,但它一进入肠道就不易再被蛋白酶所破坏。

    金属硫蛋白是一种诱导蛋白,在体内主要由肝脏合成,通常情况下含量甚微,但当受环境刺激下,诸如锌和重金属,烷基化试剂,某些细胞因子(如干扰素,白介素 …)和细菌,病毒的侵入,也可因在对机体严重不利的情况下(诸如极度寒冷,高温,紧张,危急,饥饿等)会加速其体内的生物合成,所以这也可被看作是机体的一种自卫手段。

    根据多年的研究,已被普遍地认为它具有以下诸种生物学作用:

1。参与体内微量金属元素( Zn, Cu, Co 等)的运输、储存和代谢等。

     人们都知道微量元素对生命的重要性,那么为什么呢?就不是被人们所了解。研究表明体内很多参与新陈代谢的酶类,包括参与体内蛋白质、核酸生物合成的多种酶,参与体内能量合成的某些酶,参与体内解毒作用的酶,以及参与体内蛋白质分子折叠(保持蛋白质的天然构象与生物功能的蛋白质分子),以及参与体内金属代谢的蛋白质、酶类,都需要有某种一定量的金属参与,否则就不会有生物活性和功能。类似老年人与儿童缺锌、缺铁等等都会引起某些疾病的发生和影响健康。但如单纯补锌补微量元素,体内多数被吸收而被排出,如在肝脏内富有 MT ,它就可从食物中吸收和固定金属元素,贮藏下来,一旦机体需要,它就可以将其运输和缓慢释放,起到“银行”“仓库”的作用。尤其是老年人、幼儿的补锌。

2。技术来源和先进性

     目前由于环境的污染,尤其是土壤与水域中大量重金属(如镉,汞,铅,铬等)的存在,通过食物链(粮食,蔬菜,水果,空气,饮用水 … )进入体内,严重危害人体健康,尤其是铅对儿童神经系统的破坏最为严重。由于 MT 结构的特殊性,它能有效地将细胞内游离的有毒重金属结合(高度专一性和亲和性)而排出体外,起到解毒作用。另外也可利用它来吸附空气、土壤和污水中重金属,改善人类生存环境(通过转基因技术)是大有希望的。

3。抗氧化,抗衰老作用

    通过我们多年分子、细胞和整体动物水平研究发现,它是自然界抗氧化、抗衰老的最有效的生物活性物质之一。在细胞内发现它具有大幅度地提高抗氧化活性物质谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶,SOD等的含量,反之,却能降低氧化作用产物如肝脏脂质过氧化物,心肌脂褐素的含量。通过抗小鼠 D-半乳糖拟老化(衰老)效应模型试验结果发现 MT 可明显改善小鼠的学习记忆能力,降低MDA(丙二醛,一种致癌促衰老化学物质)的含量及提高SOD活性,说明MT对D-半乳糖的致衰老效应有很好的对抗作用。同时还发现MT对D-半乳糖诱导果蝇寿命缩短具有保护作用(延缓寿命1/10),其它诸如抗静态缺氧效应,对小鼠尾静脉栓子LD50的影响,对大鼠脑多发性栓塞致死效应的影响以及对小鼠脑栓塞记忆功能衰退的影响等都显示出良好的抗衰老作用。

4。参与抗辐射,保护机体,尤其是细胞核, DNA 的辐射受损进行修复
    我们实验证明,它不单可修复受损细胞DNA,而且还可预防,效果显著,它能减缓甚至逆转因辐射而引起的淋巴细胞、白细胞的下降,且呈量效关系,高剂量的 MT可以抵御高剂量的辐射,同样动物因辐射的死亡率也大大下降,提高了存活率和存活时间。因而MT明显地具有提高机体抵抗放射性辐射的能力,由此可见可被用于预防辐射损伤的诸行业人员的劳保和预防,也可用于肿瘤病人放疗中的保护。
5。清除自由基,尤其是羟基自由基

    经研究发现, MT 具有很强的清除自由基能力,值得注意的是它尤其对危害人类健康最甚的羟基自由基,远远强于SOD,是目前最强的天然产物。这与上述MT具有强抗氧化作用是一致的,可用于抗肿瘤、糖尿病、心血管疾病及神经退行性病变(如老年性痴呆症等)的改善和缓解。有关 MT 对这些老年性疾病的关系,尚在进行研究,将有可能成为这方面的医药产品(目前尚无医药产品)。

6。促进细胞生长,机体发育和能量代谢等

    这很显然与MT本身的结构与功能有关。由于它是体内多种参与代谢的蛋白质、酶的活性必须成份-微量金属元素的供应者和运输者,由它才能调节体内物质的新陈代谢,包括能量代谢与细胞的生长、分化。另外又据近来利用蛋白质组学技术的研究,发现它还能抑制细胞凋亡和促进蛋白质正确折叠(使具有正常的生物学功能)和抗氧化作用,即抗衰老作用。因而可以判断 MT 将可发展成为营养保健,抗衰老和治疗药物。

    另外要提出的是某些金属代谢失常症,如铜代谢失常症-肝痘状病是一种严重的先天性遗传性疾病,其生下来就不能代谢铜而造成肝中毒,最后导致死亡(最多20岁左右),据目前临床医学证明只有MT能治疗此病。

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