[发明专利]细胞内半胱氨酸和谷胱甘肽浓度的评价

说明书

                  发明背景

发明领域

本发明主要涉及营养学和生物化学以及细胞的谷胱甘肽代谢领域。更具体地说，本发明涉及测定半胱氨酸和谷胱甘肽胞内功能水平，以提供对预防退化性疾病和应付氧化应力的个体能力的衡量。

相关技术的说明

目前被广泛认可的是，反应性氧分子，即通常所谓的自由基的存在，会令包括衰老、关节炎、癌、动脉粥样硬化、心血管梗塞、中风、病毒性感染、肺病、肠道病和神经退化性疾病等许多人体健康状况发展或恶化。这些不良分子是生理过程的正常副产物，而且是由氧代谢产生的；例如，通过细胞呼吸，功免疫系统功能(杀伤外来物质)和代谢所必须的许多酶反应而产生。此外，自由基在环境中也是常见的。自由基的环境来自包括烟雾、离子幅射、空气污染、化学物质(致癌物、许多石油化学物质、杀虫剂、染料、溶剂、细胞生长抑制剂等)、毒性重金属和氧化或腐败脂肪。最常见的自由基有一部分是超氧化物、羟基自由基、单态氧和过氧化物，其中包括过氧化氢。某些价态的铁和铜能够催化自由基的形成，这些自由基虽然存在时间很短，但是启动了自由基形成的链反应，随后引起生物分子的改变、破坏。

自由基对活的生物有毒，会导致生物分子的结构破坏。分子破坏可能造成遗传密码的改变、破坏细胞膜的完整性、神经紊乱、内分泌失调、过敏性增高、血管内皮破坏和关节退化和发炎。

人们发现许多被称为抗氧化剂的分子具有对抗自由基有害作用的保护功能。抗氧化剂可以将自由基及其链反应副产物中和掉并转化为危害性较低的产物。抗氧化剂可以是酶(例如过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶)，必需营养素(例如β胡萝卜素、维生素C和E、硒)或各种内源性化合物(如谷胱苷肽)或饮食化合物(例如生物类黄酮)。所以，人体具有多种自由基的天然猝灭剂。

人体研究表明，营养性抗氧化剂的摄入不足与癌症、心血管疾病、关节炎、白内障等的较高危险性相关。此外，较多摄入营养性抗氧化剂与慢性退化性疾病的较低发生相关。以上鼓舞人心的研究表明，补充营养性抗氧化剂进行干预可能对人具有治疗作用。

出于多种原因，抗氧化剂状态的实验室分析还没有常规进行。自由基存在时间极短，通常不易直接测定。自由基损伤的副产物是可以测定的，例如血清或尿液中的丙二醛酸(malondialdehyde)(MDA)，硫巴比妥酸反应性物质(TBARS)或脂质过氧化物；然而，这些测试也许是氧化应力的指示，但是只反映对某些类型生物分子的破坏(主要是多聚不饱和脂肪酸和核酸)。另外，测定血清或细胞内抗氧化营养素水平和细胞内抗氧化酶活性的方法，能够确定某些特定成份的缺乏水平。

谷胱甘肽是一种突出的细胞抗氧化剂，它富含于细胞质、细胞核和线粒体内。谷胱甘肽除了强烈的抗氧化功能外，它还起着强抗毒剂的作用，令机体能够消除各种生物异源物质和致癌化合物。而且，谷胱甘肽为细胞介导免疫功能所必需，对于维持血液红细胞完整性至关重要。而且，通常认为，谷胱甘肽系统的缺陷引起明显的细胞老化以及最终细胞死亡。

细胞谷胱甘肽浓度对抗氧化功能具有重要作用；而且，营养限制、运动和氧化应力对细胞谷胱甘肽的浓度具有显著影响。在氧化性条件下，经与生物异源物质的偶联，谷胱甘肽偶联物和谷胱甘肽二硫化物从受影响细胞的分泌，可能大大削弱了谷胱甘肽的功能。在严重的氧化应力下，相当数量的谷胱甘肽会成为结合蛋白质。幸好，可有诸如N-乙酰-半胱氨酸之类的化合物来提高细胞内的谷胱甘肽功能。

谷胱甘肽可以用ATP、镁和甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸这三种氨基酸经一系列生物化学反应来合成。通常，γ谷氨酰半胱氨酸的合成速度决定了谷胱甘肽的合成速度，而半胱氨酸的巯基(sulfyhydryl)为谷胱甘肽提供了生物活性。所以，在测定谷胱甘肽的功能利用度和评价抗氧化功能时，都必需测定半胱氨酸的利用度(availability)。

评价半胱氨酸和谷胱甘肽还有助于评价硒缺乏。当谷胱甘肽作为抗氧化剂起作用时，它在由谷胱甘肽过氧化物酶催化的反应中与过氧化氢反应形成谷胱甘肽二硫化物。谷胱甘肽过氧化物酶需要硒作为功能性辅因子。所以，充足的半胱氨酸功能伴随以缺陷性或一般性SPECTROX^TM结果，表明细胞内缺乏硒并需要进一步检测。

现有技术的不足在于缺乏用生物化学方法来评价人细胞内半胱氨酸和谷胱甘肽水平(亦即个体应付氧化应力的能力)的简单而经济的方法。本发明满足了该领域长期以来的这一需求。

                        发明概述