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甜菜碱综述 1 甜菜碱的理化性质 甜菜碱又名三甲基甘氨酸，是一种氨基酸衍生物，具有双电荷性质和三个活性甲 [1] 基，电荷在分子内分布呈中性，三个甲基活性无差异，因此它是高效的甲基供体 ； 甜菜碱含有完全甲基化的五价氨，是一种季铵型生物碱，具有亲水和亲脂性，有良好 的水溶性，20 ℃水中溶解度为160 g/100 g，亲脂性使其在生物体中能够容易透过磷脂 分子层；具有旋光性、抗菌抑菌功能和生物碱的其他理化特征。与雷氏盐形成紫红色 难溶复盐，可用于甜菜碱的检测。甜菜碱具有两性结构特征，在碱性条件下呈环状结 构，酸性条件下呈开环状，是一种重要的有机化学中间体，在化工及制药业上具有重 [2] 要用途，如：用于合成甜菜碱型表面活性剂、聚合型甜菜碱抗菌剂等 。 2 甜菜碱的吸收与代谢 2.1 甜菜碱在动物肠道中的吸收 作为一种甲基化的氨基酸，甜菜碱吸收与氨基酸类似，主要通过甜菜碱-γ-氨基丁 [3-6] 酸转运系统和氨基酸转运系统A进行转运 。研究表明，外源甜菜碱主要在肉鸡小肠 中通过十二指肠和空肠吸收，但十二指肠的吸收效率高于空肠，后依靠小肠上皮细胞 + - + [7, 8] 的Na 和Cl 泵进行主动转运、不依赖Na 泵途径及被动扩散进行转运 。甜菜碱在肠 道内的吸收效率很高，但也有研究指出，过量摄入甜菜碱时会降低其在肠道中的吸收 [9] 效率 。 2.2 甜菜碱在动物体内的利用 甜菜碱在肠道中被吸收后经血液循环进入机体各组织并通过代谢途径分解或在 组织中沉积。甜菜碱在动物体内的利用率很高，健康动物即使摄入高剂量甜菜碱，也 [10] 较少会通过排泄途径排出，几乎全部能被机体利用 。 2.2.1 通过代谢途径分解 在肝脏、肾脏、肌肉、眼睛等组织中均存在与甜菜碱分解代谢相关的酶，其中肝 [11] 脏是主要的代谢场所，且目前关于甜菜碱代谢的研究也主要集中在肝脏 。甜菜碱在 肝脏中通过一系列酶反应而分解，且这些反应可通过蛋氨酸循环 （如图1[1] ）参与机体 的转甲基作用。 甜菜碱-高半胱氨酸- 甲基转移酶（Betaine homocysteine methyltransferase ，BHMT ） 曾被称为甜菜碱转甲基酶，是一种含锌金属酶，最适pH 为7.8，主要分布在动物肝脏、 [12] 肾脏及眼睛组织 。在 BHMT 的催化下，甜菜碱为高半胱氨酸提供一个甲基以合成 蛋氨酸，进而生成二甲基甘氨酸，然后进一步分解生成许多次级代谢产物，如肌氨酸、 甘氨酸、丝氨酸等 （如图 1 ）。高半胱氨酸受 BHMT 和胱硫醚-β- 合成酶 [13] (Cystathionine-β-synthase，CβS)调控 。高半胱氨酸再甲基化生成蛋氨酸，该过程称 [14] 为蛋氨酸的再甲基化途径 。甜菜碱在 BHMT 作用下参与蛋氨酸生成是蛋氨酸再甲 基化的重要途径之一，这对机体节约蛋氨酸、解除高半胱氨酸的毒性和生成S-腺苷甲 [11] 硫氨酸(S-adenosylmethionine，SAM)都具有重要意义 。另外，高半胱氨酸也可在CβS 的催化下生成半胱氨酸，然后参与谷胱甘肽、胱氨酸、牛磺酸等物质的合成，此过程