周琳　王蜀金 邵建忠 馬曉迪

摘 要： 近年來，有證據(jù)顯示，人們對氨基酸在人和其他動(dòng)物的生長、健康和疾病發(fā)展上的生理生化以及營養(yǎng)學(xué)功能越來越感興趣，這起因于發(fā)現(xiàn)了氨基酸在細(xì)胞信號(hào)包括蛋白酶激酶、G-蛋白偶聯(lián)受體和氣體分子（如一氧化氮、一氧化碳和硫化氫）中的作用。除此之外，營養(yǎng)學(xué)研究表明，日糧中添加多種氨基酸（如精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸和脯氨酸）能夠調(diào)控基因表達(dá)，促進(jìn)小腸和骨骼肌的生長，或減少過脂肪的過多沉積。這些開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)催生了功能性氨基酸的概念，其定義為那些參與和調(diào)節(jié)能夠提高動(dòng)物健康水平、促進(jìn)其生長發(fā)育、泌乳及繁殖等重要代謝途徑的氨基酸。功能性氨基酸在防治代謝疾?。ㄈ绶逝?、糖尿病和心血管疾?。⑻簩m內(nèi)生長遲緩、不孕不育、腸道和神經(jīng)功能障礙及（包括病毒感染在內(nèi)的）傳染性疾病等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：功能性氨基酸；健康；營養(yǎng)

氨基酸是合成組織蛋白的基本單位，也是用于合成許多小分子物質(zhì)（如一氧化氮、多胺、谷胱甘肽、肌酸、肉毒堿、甲狀腺激素、5-羥色胺、黑色素和亞鐵血紅素）（Blachier 等，2011；Kim等，2012；Kong等，2012；Wu，2009）的重要基質(zhì)，具有眾多重要的生理學(xué)意義?；趧?dòng)物生長或氮平衡的標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)上氨基酸在營養(yǎng)學(xué)上可分為必需氨基酸和非必需氨基酸（Wu，2009）。那些具有不能被動(dòng)物細(xì)胞重新合成的碳鏈的氨基酸必須通過日糧提供，以維持動(dòng)物的生命，因此此類氨基酸在營養(yǎng)學(xué)上具有重要意義（表1）。據(jù)此，半胱氨酸和酪氨酸的碳鏈不能在動(dòng)物體內(nèi)合成，所以二者應(yīng)該歸入必需氨基酸之列。與之相對應(yīng)的是，可以在動(dòng)物體內(nèi)合成的氨基酸早先被認(rèn)為是非必要的，在營養(yǎng)學(xué)上應(yīng)該歸類為非必需氨基酸（Wu，2013）。然而，氮平衡并不是衡量日糧最適氨基酸需求的敏感指標(biāo)（Wu，2013）。例如，成年男性攝入無精氨酸食物仍能維持9 d的氮平衡，但是他們的精子數(shù)量和活力卻降低了90 %（Wu等，2009）。除此之外，雖然妊娠母豬日糧實(shí)現(xiàn)了氮平衡，但若缺乏精氨酸仍會(huì)損傷胚胎和胎兒的存活與生長（Wu等，2010）。事實(shí)上，目前并沒有足夠說服力的證據(jù)說明在人和動(dòng)物體內(nèi)可以合成充足的營養(yǎng)學(xué)上所認(rèn)為的非必需氨基酸（Li等，2009；Wu等，2010）。

日糧的氨基酸需求取決于動(dòng)物的品種、所處的生長發(fā)育階段、生理狀態(tài)以及小腸腸腔中的微生物區(qū)系組成情況、環(huán)境因素和病理狀態(tài)（Dai等，2011，2012a，b；Wu等，2013）等。因此，某些動(dòng)物自身可以合成的氨基酸又被歸入為有條件的必需氨基酸，因?yàn)樵谀承┨囟ǖ臈l件下（如早期斷奶、泌乳、懷孕、燒傷、損傷、熱應(yīng)激和冷應(yīng)激），它們的利用速度大于自身的合成速度（Wu，2009）。這些氨基酸有早產(chǎn)嬰兒和斷奶嬰兒上應(yīng)用的谷氨酰胺、精氨酸、脯氨酸、甘氨酸和?；撬岬龋ū?）。值得注意的是，目前用于對條件性氨基酸進(jìn)行分類的主要依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)是動(dòng)物的生長需求而非氮平衡。

一些營養(yǎng)學(xué)上的非必需氨基酸（如成人使用的精氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸和脯氨酸）在調(diào)節(jié)基因表達(dá)（Kim等，2011a，b；Wu等，2011a，b）和微-RNA水平（Liu等，2012）、細(xì)胞信號(hào)（Bazer等，2012；Jewell等，2013）、血流量（Tan等，2012）、養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)和動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的代謝（Suryawan等，2012；Wang等，2013）、褐色脂肪組織的發(fā)育（Wu等，2012）、腸道微生物菌群的消長與代謝（Dai等，2012a，b）、抗氧化反應(yīng)（Hou等，2012a，b）、先天性和細(xì)胞介導(dǎo)性的免疫應(yīng)答反應(yīng)（Ren等，2011，2013）等方面起著重要作用。特別有趣的是，氨基酸通過以下途徑參與和調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)：（1） 少量保守的蛋白激酶（包括哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白、AMP-激活蛋白激酶、cGMP依賴性蛋白激酶、cAMP依賴性激酶和絲裂原激活蛋白激酶）；（2） G蛋白偶聯(lián)受體；（3） 氣體分子，包括一氧化氮、一氧化碳和硫化氫（Wu，2013）。此外，谷氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸[（在植物和動(dòng)物源性的食物蛋白中含量豐富（Li等，2011a）]是哺乳動(dòng)物腸道細(xì)胞代謝的主要“燃料”（Burrin和Stoll2009；Rezaei等，2013a，b）。最新的證據(jù)表明，谷氨酸在胃腸道化學(xué)傳感同時(shí)很可能在其他組織中起著重要的作用（Gallinetti等，2013）。此外，這些氨基酸與甘氨酸、色氨酸、酪氨酸和D-型氨基酸（如D-丙氨酸、D-天冬氨酸和D-絲氨酸）一起調(diào)節(jié)著神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育與功能（Fernstrom 2012；Friedman和Levin2012；Hou等，2012a，b；Wang等，2013）。再者，亮氨酸能夠激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白而刺激蛋白合成和抑制胞內(nèi)蛋白水解（Dillon 2012；Li等，2011b），而甲硫氨酸是細(xì)胞內(nèi)的主要甲基供體，會(huì)影響DNA和蛋白質(zhì)的甲基化（Wang等，2012）。值得注意的是，營養(yǎng)學(xué)研究表明，在日糧中添加多種氨基酸（如精氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、亮氨酸和脯氨酸），能夠調(diào)節(jié)基因表達(dá)和促進(jìn)小腸與骨骼肌的生長（Geng等，2011；Jobgen等，2009；Wang等，2008；Wu等，2011a，b；Yao等，2008；Yin等，2010）。氨基酸在代謝、生理和抵抗感染（包括病毒感染）等各個(gè)方面都發(fā)揮著多種極其重要的作用（表2）。

根據(jù)上述眾多對人和動(dòng)物進(jìn)行的科學(xué)研究結(jié)果，Wu（2012）提出了功能性氨基酸的新概念，功能性氨基酸指那些能夠參與并調(diào)節(jié)重要代謝途徑以提高動(dòng)物或人健康水平和存活率、生長與發(fā)育、泌乳量和繁殖性能的氨基酸。代謝途徑包括：（1） 胞內(nèi)蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)（合成與降解）和相關(guān)生理活動(dòng)（Bertrand等，2012；Kong等，2012 ；Wauson等，2013；Xi等，2011，2012；Yao等，2012）；（2） 氨基酸合成與分解（Brosnan和Brosnan2012；Lei等，2012a，b）；（3） 生成小肽、含氮代謝物和含硫物質(zhì)[如硫化氫（Mimoun等，2012）]；（4） 尿素循環(huán)和尿酸合成（Wu，2013）；（5） 脂類和葡萄糖代謝（Dai等，2013；Gao等，2012；Satterfield等，2011，2012）；（6） 一碳單位的代謝（Wang等，2012）和（7） 細(xì)胞氧化還原信號(hào)（Hou等，2012a）。功能性氨基酸在營養(yǎng)學(xué)上有可能是必需氨基酸，也有可能是非必需氨基酸，而在條件性上是必需氨基酸（表1）。值得注意的是，功能性氨基酸的概念除了作為合成蛋白、多肽和小肽的基本單位之外，還兼顧到了動(dòng)物日糧中氨基酸的代謝需求。氨基酸營養(yǎng)上的這些研究新進(jìn)展在本刊“氨基酸”雜志中以多個(gè)版面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，以進(jìn)一步促進(jìn)該領(lǐng)域的快速發(fā)展。功能性氨基酸在預(yù)防和治療代謝性疾?。ㄈ绶逝?、糖尿病和心血管障礙）、無乳癥、胎兒和后天生長遲緩、男女不孕不育、器官功能障礙和疾病感染（包括病毒感染）等方面均起著非常重要的作用。□□

原題名：Functional amino acids in nutrition and health（英文）