牛磺酸细胞保护效应的研究概况
作者：谭乐义 章超桦 薛长湖 林洪 李兆杰
单位：章超桦(湛江海洋大学食品与海洋药物研究所,湛江 524025)；谭乐义 薛长湖 林洪 李兆杰(青岛海洋大学食品工程系，青岛 266003)
关键词：牛磺酸，细胞保护效应
中国海洋药物000411 摘要 牛磺酸(taurine ,Tau)具有多种生理功能,关于其对细胞的保护效应近年来已成为人们研究的热点。从牛磺酸在抗氧化作用、稳定细胞膜作用、保持细胞Ca2+稳定的作用3个方面阐述了牛磺酸的细胞保护效应。
THE PRESENT STUDY ON THE CELL-PROTECTIVE EFFECT OF TAURINE
Tan leyi，Zhang Chaohua，Xue Changhu，Lin Hong，Li Zhaojie
, http://www.100md.com
(Food Engineering Department of Qingdao Ocean University ，Qingdao 266003)
ABSTRCT It has been indicated that taurine has plenty of psychological functions,among which the protective-effect to cell has been being the research emphasis in recent years.The effect is explained in this article from such three points as its function of antioxidation,membrane-stabilizition and Ca2+-stabilizition to cell.
KEY WORDS taurine,cell-productive effect
, 百拇医药
牛磺酸(taurine,Tau)具有抗氧化、稳定细胞膜、保持细胞Ca2+稳定等广泛的细胞保护作用[1]。细胞保护效应是牛磺酸在降温、抗炎、抗癫痫、抗心肌缺血、再灌注损伤、抗心律失常等方面的作用基础[2]。近年来关于细胞保护效应的研究已成为人们研究的热点，本文拟对牛磺酸细胞保护效应的研究作一概述。
一、抗氧化作用
细胞凋亡是一个很普遍的现象，许多生理及疾病的过程均与细胞凋亡有关。目前有关细胞凋亡的机制尚不清楚。有人认为活性氧、自由基对细胞凋亡的发生有重要作用，自由基造成的氧化损伤是多种疾病的起点，而细胞膜是氧化损伤的主要目标之一；有人认为氧化状态是促使细胞凋亡的重要中介[3]。因牛磺酸能与氧化剂结合，从而可缓解氧化剂对有机体细胞的破坏。
Nakamoti K[4、5]等人通过犬的红细胞接触氧化剂——次氯酸来观察生物膜的受损情况。实验发现，犬的红细胞在接触次氯酸后生物膜将会受到破坏，但细胞膜内具有如游离氨基这样的亲电子基团的化合物则可能与次氯酸反应，从而消耗次氯酸，这对避免细胞内的血红蛋白被氧化起到一定的保护作用。如果将犬的红细胞与次氯酸、牛磺酸三者混合在一起，则在上清液中可检测到一定量的一氯牛磺酸。这就启发人们可考虑利用牛磺酸消除次氯酸对红细胞的破坏。Lin Yong Y[6]等还利用13C-牛磺酸核磁共振法研究一氯牛磺酸在溶液中或在人体细胞中的形成和反应。结果表明，牛磺酸在pH7的条件下，能与次氯酸瞬间形成一氯牛磺酸，且在溶液中稳定。牛磺酸在人体成淋巴细胞的吸收表明，牛磺酸能随意结合到细胞内储存，而细胞内储存的大量牛磺酸对预防次氯酸或其他氧化剂的破坏能起到一定的缓解作用。
, http://www.100md.com
研究认为，适量的锌可诱导体内金属硫蛋白的产生，而金属硫蛋白被认为是一种很好的自由基清除剂。并且还发现锌与细胞膜结合，抑制了膜脂质氧化过程中所产生的自由基及其激发态基团。锌与某些抗氧化物螯合，其抗氧化作用明显高于抗氧化剂单独作用[7、8]。而最近的研究发现[9]，25g.L-1和50g.L[-1]的牛磺酸对锌的吸收和转运具有促进作用，能明显地增加65Zn在肠道内的吸收及其在体内各主要组织脏器的含量。并阐述其机理为1 牛磺酸是由半胱氨酸转化而来的一类含硫氨基酸，易与Zn2+结合，起小分子配体作用，可避免锌被络合，因而能促进锌的吸收2 牛磺酸可能激活肠粘膜细胞上的载体，可促进锌的转运3 牛磺酸还可能有活化Na+、K+泵的作用，从而增加能量的释放，加快锌的转运。这一点也可说明牛磺酸能间接的起到抗氧化作用。
二、牛磺酸对细胞膜的稳定作用
, 百拇医药
周宝宽等[2]观察了牛磺酸对离体大鼠红细胞膜和肝脏溶酶体膜的稳定作用。结果发现1 对照组(未经牛磺酸处理)的红细胞悬液，加入桔梗后即发生溶血(100%)，光镜下可见红细胞残片，而牛磺酸处理的红细胞悬液的吸光度增高，溶血发生率下降，提示牛磺酸具有保护红细胞膜，防止溶血的作用。而红细胞溶血实验可作为研究药物对细胞膜作用的方法之一2 对照组的溶酶在温孵条件下，溶酶体膜被破坏，释出大量游离的Cath-D,其活性达(30200±1300)U.L-1，游离Cath-D占总Cath-D活性的百分比(释放率)为85.5%。加入牛磺酸后同时温孵，则游离Cath-D和Cath-D的释放率则明显下降，活性和游离酶释放率均减少或降低，而Cath-D是反映肝脏溶酶体稳定性或损伤程度的重要指标之一，这说明牛磺酸对大鼠肝溶酶体膜亦具有保护作用，可明显减少温孵条件下溶酶体膜的破坏和酶的释放，这一点也可能是牛磺酸肝保护作用的机制之一。另有实验观察到[10]，暴露于含有1-5mMCCl4的培养液中的大鼠肝细胞其牛磺酸分泌量增加，这与肝细胞接触CCl4后内部合成牛磺酸能力提高有关，从而揭示了大鼠在CCl4引起的肝损害时其尿中牛磺酸含量增加的原因，对牛磺酸预防由CCl4引起的肝损害有了进一步的认识。
, 百拇医药
三、保持细胞Ca2+稳定的研究
近年来的研究表明，心肌缺血损伤与心肌细胞钙代谢异常有密切关系，研究细胞内钙代谢紊乱已成为探讨心肌缺血损伤机制的一个热点。
Ohta[11]和A Zuma[12]等也通过实验认为，细胞超载是心肌细胞坏死的主要原因。并提出阿霉素对小鸡或小鼠所引起的心肌细胞损害的主要原因也是心肌细胞内钙离子的浓度过高。实验证明，牛磺酸对异丙肾上腺素(Iso)引起的心肌线粒体膜磷脂降解和心肌钙超载具有明显的拮抗作用。
Takahashi 等[13]利用胚胎鼠的心肌细胞在提高或降低细胞外 Ca2+浓度的条件下所出现的心肌细胞不规则搏动来观察牛磺酸对心律不齐的影响。结果发现，在低 Ca2+ (0.4mmol.L-1)条件下，心肌搏动细胞数量减少，搏动速度减慢，同时心肌无节奏搏动细胞数量增加；在高Ca2+(20mmol.L-1)条件下，搏动细胞数量减少，但搏动速度加快，心肌无节奏搏动细胞数量增加，加入牛磺酸后，细胞外Ca2+的浓度变化对心肌细胞搏动速度和心肌搏动细胞数量变化的影响明显减弱。
, 百拇医药
关于牛磺酸对钙的调节机制说法不一，多倾向于牛磺酸对钙的双向调节作用[14]。目前认为牛磺酸对钙的转运调节与下列作用有关[15]：1 当胞浆内钙大量增加时，牛磺酸能明显提高肌浆网和线粒体钙贮存量2 牛磺酸能刺激细胞膜上钙激活的ATP酶转运效率，间接提高膜对钙的摄取3 牛磺酸可通过调节钙通道的开与关的过程4 牛磺酸还可抑制钙在细胞膜上的被动扩散作用。
万福生等[16]从亚细胞分子水平探讨了牛磺酸抗心肌缺血损伤的作用机制。研究发现：缺血组大鼠线粒体Ca2+-ATP酶、Mg2+-ATP酶活性较正常对照组显著降低(P<0.05)脑浆及线粒体中钙含量异常升高，镁含量却显著降低，牛磺酸保护组则未见显著变化。结果提示，牛磺酸对缺血心肌线粒体Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性下降有保护作用，并能防止Mg2+丢失。缺血心肌线粒体Ca2+-ATP酶活性下降可能与线粒体膜损伤和Mg2+对该酶的保护作用减弱有关，高浓度的Mg2+对心肌线粒体Ca2+-ATP酶活性有保护作用。
, 百拇医药
参考文献
[1]何彤榕.牛磺酸对心肌细胞实验性“缺血”和再灌注的电生理效应.中国药理学通报，1996，12(4)：322
[2]周玉宽.牛磺酸膜稳定作用的实验研究.中国药理学通报，1997.13(3)：277
[3]郭玲.氧自由基诱导细胞凋亡及硒与维生素E的防护作用.营养学报，1999，21(2)：163
[4]Nakamori K et al.Effectiveness of taurine in protectiong biomembrane against oxidant.Chem Pharm Bull (Tokyo)，1990,38(11):3116
[5]邱珊.牛磺酸药理作用的研究进展.中国海洋药物，1992，43(3)：30
, 百拇医药
[6]Lin Yong Y.Biochim Biophys Acta 1988,969(3):242
[7]杨月欣.锌诱导锌诱导金属硫蛋白体内合成的实验研究.微量元毒与健康,1996，13(1)：1
[8]崔红梅.锌对OH、O2所致红细胞氧化损伤的保护作用研究.营养学报,1999，21(2)：186
[9]崔志清.牛磺酸对65Zn在大鼠肠道吸收及体内分布的影响.中国药理学通报，1996，12(4)：374
[10]Waterfield CJ.Taurine synthesis in isolated rat hepatocytes in suspension exposed to carbon tetrachloride.Biochem Soc Trans.1990,18(6):1218
, 百拇医药
[11]Ohta H.Protective effect of taurine against isoprenaline-induced myocardial damage.Basic Res Cardiol.1986,81(5):473
[12]Azuma J.Adv.Exp.Calcium overload-inducde myocardial damage caused by isoproterenol and by adriamycin:possible role of taurine in its prevention.Med Biol，1987,217:167
[13]Takahashi K.Protective effect of taurine on the irregular beating pattern of cultured myocardial cells induced by high and low extracellular calcium ion.J Mol Cell Cardiol，1988,20(5):397
, 百拇医药
[14]Atanhanv SE,Elizarova EP.Modusation of receptor dependent increase of calcium ions in human platelets by taurine.J Arznein Forxchl Drugs Res.1992,72(1):101.
[15]Huaxtable RJ.Physyological actions of taurine.Physiol Rew,1992,72(1):101
[16]万福生.牛磺酸对缺血大鼠心肌腺肝三磷酸酶的影响.中国药理学通报，1998，14(3)：226
(收稿日期：2000-01-14), 百拇医药
单位：章超桦(湛江海洋大学食品与海洋药物研究所,湛江 524025)；谭乐义 薛长湖 林洪 李兆杰(青岛海洋大学食品工程系，青岛 266003)
关键词：牛磺酸，细胞保护效应
中国海洋药物000411 摘要 牛磺酸(taurine ,Tau)具有多种生理功能,关于其对细胞的保护效应近年来已成为人们研究的热点。从牛磺酸在抗氧化作用、稳定细胞膜作用、保持细胞Ca2+稳定的作用3个方面阐述了牛磺酸的细胞保护效应。
THE PRESENT STUDY ON THE CELL-PROTECTIVE EFFECT OF TAURINE
Tan leyi，Zhang Chaohua，Xue Changhu，Lin Hong，Li Zhaojie
, http://www.100md.com
(Food Engineering Department of Qingdao Ocean University ，Qingdao 266003)
ABSTRCT It has been indicated that taurine has plenty of psychological functions,among which the protective-effect to cell has been being the research emphasis in recent years.The effect is explained in this article from such three points as its function of antioxidation,membrane-stabilizition and Ca2+-stabilizition to cell.
KEY WORDS taurine,cell-productive effect
, 百拇医药
牛磺酸(taurine,Tau)具有抗氧化、稳定细胞膜、保持细胞Ca2+稳定等广泛的细胞保护作用[1]。细胞保护效应是牛磺酸在降温、抗炎、抗癫痫、抗心肌缺血、再灌注损伤、抗心律失常等方面的作用基础[2]。近年来关于细胞保护效应的研究已成为人们研究的热点，本文拟对牛磺酸细胞保护效应的研究作一概述。
一、抗氧化作用
细胞凋亡是一个很普遍的现象，许多生理及疾病的过程均与细胞凋亡有关。目前有关细胞凋亡的机制尚不清楚。有人认为活性氧、自由基对细胞凋亡的发生有重要作用，自由基造成的氧化损伤是多种疾病的起点，而细胞膜是氧化损伤的主要目标之一；有人认为氧化状态是促使细胞凋亡的重要中介[3]。因牛磺酸能与氧化剂结合，从而可缓解氧化剂对有机体细胞的破坏。
Nakamoti K[4、5]等人通过犬的红细胞接触氧化剂——次氯酸来观察生物膜的受损情况。实验发现，犬的红细胞在接触次氯酸后生物膜将会受到破坏，但细胞膜内具有如游离氨基这样的亲电子基团的化合物则可能与次氯酸反应，从而消耗次氯酸，这对避免细胞内的血红蛋白被氧化起到一定的保护作用。如果将犬的红细胞与次氯酸、牛磺酸三者混合在一起，则在上清液中可检测到一定量的一氯牛磺酸。这就启发人们可考虑利用牛磺酸消除次氯酸对红细胞的破坏。Lin Yong Y[6]等还利用13C-牛磺酸核磁共振法研究一氯牛磺酸在溶液中或在人体细胞中的形成和反应。结果表明，牛磺酸在pH7的条件下，能与次氯酸瞬间形成一氯牛磺酸，且在溶液中稳定。牛磺酸在人体成淋巴细胞的吸收表明，牛磺酸能随意结合到细胞内储存，而细胞内储存的大量牛磺酸对预防次氯酸或其他氧化剂的破坏能起到一定的缓解作用。
, http://www.100md.com
研究认为，适量的锌可诱导体内金属硫蛋白的产生，而金属硫蛋白被认为是一种很好的自由基清除剂。并且还发现锌与细胞膜结合，抑制了膜脂质氧化过程中所产生的自由基及其激发态基团。锌与某些抗氧化物螯合，其抗氧化作用明显高于抗氧化剂单独作用[7、8]。而最近的研究发现[9]，25g.L-1和50g.L[-1]的牛磺酸对锌的吸收和转运具有促进作用，能明显地增加65Zn在肠道内的吸收及其在体内各主要组织脏器的含量。并阐述其机理为1 牛磺酸是由半胱氨酸转化而来的一类含硫氨基酸，易与Zn2+结合，起小分子配体作用，可避免锌被络合，因而能促进锌的吸收2 牛磺酸可能激活肠粘膜细胞上的载体，可促进锌的转运3 牛磺酸还可能有活化Na+、K+泵的作用，从而增加能量的释放，加快锌的转运。这一点也可说明牛磺酸能间接的起到抗氧化作用。
二、牛磺酸对细胞膜的稳定作用
, 百拇医药
周宝宽等[2]观察了牛磺酸对离体大鼠红细胞膜和肝脏溶酶体膜的稳定作用。结果发现1 对照组(未经牛磺酸处理)的红细胞悬液，加入桔梗后即发生溶血(100%)，光镜下可见红细胞残片，而牛磺酸处理的红细胞悬液的吸光度增高，溶血发生率下降，提示牛磺酸具有保护红细胞膜，防止溶血的作用。而红细胞溶血实验可作为研究药物对细胞膜作用的方法之一2 对照组的溶酶在温孵条件下，溶酶体膜被破坏，释出大量游离的Cath-D,其活性达(30200±1300)U.L-1，游离Cath-D占总Cath-D活性的百分比(释放率)为85.5%。加入牛磺酸后同时温孵，则游离Cath-D和Cath-D的释放率则明显下降，活性和游离酶释放率均减少或降低，而Cath-D是反映肝脏溶酶体稳定性或损伤程度的重要指标之一，这说明牛磺酸对大鼠肝溶酶体膜亦具有保护作用，可明显减少温孵条件下溶酶体膜的破坏和酶的释放，这一点也可能是牛磺酸肝保护作用的机制之一。另有实验观察到[10]，暴露于含有1-5mMCCl4的培养液中的大鼠肝细胞其牛磺酸分泌量增加，这与肝细胞接触CCl4后内部合成牛磺酸能力提高有关，从而揭示了大鼠在CCl4引起的肝损害时其尿中牛磺酸含量增加的原因，对牛磺酸预防由CCl4引起的肝损害有了进一步的认识。
, 百拇医药
三、保持细胞Ca2+稳定的研究
近年来的研究表明，心肌缺血损伤与心肌细胞钙代谢异常有密切关系，研究细胞内钙代谢紊乱已成为探讨心肌缺血损伤机制的一个热点。
Ohta[11]和A Zuma[12]等也通过实验认为，细胞超载是心肌细胞坏死的主要原因。并提出阿霉素对小鸡或小鼠所引起的心肌细胞损害的主要原因也是心肌细胞内钙离子的浓度过高。实验证明，牛磺酸对异丙肾上腺素(Iso)引起的心肌线粒体膜磷脂降解和心肌钙超载具有明显的拮抗作用。
Takahashi 等[13]利用胚胎鼠的心肌细胞在提高或降低细胞外 Ca2+浓度的条件下所出现的心肌细胞不规则搏动来观察牛磺酸对心律不齐的影响。结果发现，在低 Ca2+ (0.4mmol.L-1)条件下，心肌搏动细胞数量减少，搏动速度减慢，同时心肌无节奏搏动细胞数量增加；在高Ca2+(20mmol.L-1)条件下，搏动细胞数量减少，但搏动速度加快，心肌无节奏搏动细胞数量增加，加入牛磺酸后，细胞外Ca2+的浓度变化对心肌细胞搏动速度和心肌搏动细胞数量变化的影响明显减弱。
, 百拇医药
关于牛磺酸对钙的调节机制说法不一，多倾向于牛磺酸对钙的双向调节作用[14]。目前认为牛磺酸对钙的转运调节与下列作用有关[15]：1 当胞浆内钙大量增加时，牛磺酸能明显提高肌浆网和线粒体钙贮存量2 牛磺酸能刺激细胞膜上钙激活的ATP酶转运效率，间接提高膜对钙的摄取3 牛磺酸可通过调节钙通道的开与关的过程4 牛磺酸还可抑制钙在细胞膜上的被动扩散作用。
万福生等[16]从亚细胞分子水平探讨了牛磺酸抗心肌缺血损伤的作用机制。研究发现：缺血组大鼠线粒体Ca2+-ATP酶、Mg2+-ATP酶活性较正常对照组显著降低(P<0.05)脑浆及线粒体中钙含量异常升高，镁含量却显著降低，牛磺酸保护组则未见显著变化。结果提示，牛磺酸对缺血心肌线粒体Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性下降有保护作用，并能防止Mg2+丢失。缺血心肌线粒体Ca2+-ATP酶活性下降可能与线粒体膜损伤和Mg2+对该酶的保护作用减弱有关，高浓度的Mg2+对心肌线粒体Ca2+-ATP酶活性有保护作用。
, 百拇医药
参考文献
[1]何彤榕.牛磺酸对心肌细胞实验性“缺血”和再灌注的电生理效应.中国药理学通报，1996，12(4)：322
[2]周玉宽.牛磺酸膜稳定作用的实验研究.中国药理学通报，1997.13(3)：277
[3]郭玲.氧自由基诱导细胞凋亡及硒与维生素E的防护作用.营养学报，1999，21(2)：163
[4]Nakamori K et al.Effectiveness of taurine in protectiong biomembrane against oxidant.Chem Pharm Bull (Tokyo)，1990,38(11):3116
[5]邱珊.牛磺酸药理作用的研究进展.中国海洋药物，1992，43(3)：30
, 百拇医药
[6]Lin Yong Y.Biochim Biophys Acta 1988,969(3):242
[7]杨月欣.锌诱导锌诱导金属硫蛋白体内合成的实验研究.微量元毒与健康,1996，13(1)：1
[8]崔红梅.锌对OH、O2所致红细胞氧化损伤的保护作用研究.营养学报,1999，21(2)：186
[9]崔志清.牛磺酸对65Zn在大鼠肠道吸收及体内分布的影响.中国药理学通报，1996，12(4)：374
[10]Waterfield CJ.Taurine synthesis in isolated rat hepatocytes in suspension exposed to carbon tetrachloride.Biochem Soc Trans.1990,18(6):1218
, 百拇医药
[11]Ohta H.Protective effect of taurine against isoprenaline-induced myocardial damage.Basic Res Cardiol.1986,81(5):473
[12]Azuma J.Adv.Exp.Calcium overload-inducde myocardial damage caused by isoproterenol and by adriamycin:possible role of taurine in its prevention.Med Biol，1987,217:167
[13]Takahashi K.Protective effect of taurine on the irregular beating pattern of cultured myocardial cells induced by high and low extracellular calcium ion.J Mol Cell Cardiol，1988,20(5):397
, 百拇医药
[14]Atanhanv SE,Elizarova EP.Modusation of receptor dependent increase of calcium ions in human platelets by taurine.J Arznein Forxchl Drugs Res.1992,72(1):101.
[15]Huaxtable RJ.Physyological actions of taurine.Physiol Rew,1992,72(1):101
[16]万福生.牛磺酸对缺血大鼠心肌腺肝三磷酸酶的影响.中国药理学通报，1998，14(3)：226
(收稿日期：2000-01-14), 百拇医药