高慶 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
1.葉酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
葉酸屬于水溶性維生素，又被稱為維生素B，其研究史可以上溯至二十世紀(jì)四十年代。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上，葉酸由蝶陡環(huán)、對(duì)氨基苯甲酸 (PABA)和L一谷氨酸(n=l一7)組成。在自然界中葉酸的主要存在形式是還原狀態(tài)的7，8一二氫葉酸或5，6，7，8一四氫葉酸 (Tetrahydropteroylglutarnieaeid，THF)，且主要以蝶酞三谷氨酸和蝶酞七谷氨酸形式存在，其谷氨酸殘基間以Y一谷氨酞胺鍵相連?；瘜W(xué)合成的四氫葉酸酷會(huì)在蝶睫環(huán)的不對(duì)稱碳原子c一6上產(chǎn)生65和6R兩種不同的異構(gòu)體，其中只有65具有生物學(xué)活性。葉酸在植物中常以NS一甲基四氫葉酸形式存在，而在動(dòng)物體內(nèi)多以NS一甲基四氫葉酸和N。一甲酞基四氫葉酸形式存在[l35J。自然界的葉酸大多與蛋白質(zhì)結(jié)合或者與淀粉及肝糖元結(jié)合。且因品種和加工調(diào)制的方法不同，各種天然飼料中葉酸含量差異較大;其中酵母、綠色植物、豆類和動(dòng)物肝臟的葉酸含量相對(duì)較豐富。
國內(nèi)外一般將葉酸 (folicacid，F(xiàn)A)視同于蝶酞單谷氨酸;而folate或folacin則包含具有維生素活性的葉酸鹽類。在食物或飼料中添加的葉酸(FA)為人工合成的蝶酞單谷氨酸，分子量為 441.4，外觀呈黃色或橙黃色結(jié)晶性粉末。FA不溶于丙酮、乙醚和三氯甲烷，微溶于沸水 (20mg/l00mL)，易溶于稀堿，溶于稀酸，在2500C將被碳化。結(jié)晶的FA對(duì)空氣和熱穩(wěn)定，受光和紫外線輻射后降解。FA在中性溶液中較穩(wěn)定，對(duì)氧化劑也不敏感，但易為酸、堿和還原劑所破壞。例如，由于FA含有結(jié)合于蝶陡環(huán)上的一組游離氨基，當(dāng)飼糧中乳糖等還原糖含量較高時(shí)，對(duì)熱極不穩(wěn)定。
2.仔豬對(duì)葉酸的消化吸收
因缺乏葉酸生物合成的關(guān)鍵酶，動(dòng)物細(xì)胞既不能合成PABA，也不能使谷氨酸和蝶酸結(jié)合，機(jī)體所需要的葉酸主要靠食物供給或腸道微生物合成。除了含有少量可直接利用的游離葉酸外(1一個(gè)谷氨酸殘基)，常見飼料中的葉酸主要以蝶酞多谷氨酸形式存在，需經(jīng)由仆十酸共輛酶水解催化降解為蝶酞單谷氨酸，然后才可被腸粘膜細(xì)胞吸收。而人工合成的FA為氧化態(tài)，僅含有一個(gè)共輛谷氨酸殘基，能夠很快地被腸道吸收，通常情況下其生物利用率要高于自然界葉酸鹽。FA可由腸壁、肝、骨髓等組織中的二氫葉酸還原酶 (dthydrofolatereductase，DHFR)催化加氫還原為DHF，或進(jìn)一步還原為THF，然后進(jìn)入葉酸代謝循環(huán)。
因?yàn)樨i腸刷狀緣上和細(xì)胞內(nèi)的葉酸共扼酶和人類小腸的共扼酶特征極其類似，因此豬被推薦為研究研究人類葉酸吸收(機(jī)制)最適合的動(dòng)物模型。體內(nèi)多種組織器官都分泌葉酸共扼酶，如小腸上皮細(xì)胞，肝臟等;其中胰臟分泌的酶活高，且分泌量大，乃其主要來源。當(dāng)水解酶受到抑制時(shí)，葉酸的水解過程可能是吸收的限速步驟;但也有學(xué)者認(rèn)為，葉酸吸收的限速步驟不是葉酸的水解過程，而是葉酸的透壁吸收。
葉酸吸收的主要部位在十二脂腸和空腸。其吸收可分為三個(gè)階段:穿過腸腔膜，在腸細(xì)胞內(nèi)暫時(shí)停留和穿過基底膜。葉酸主要的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制是依靠與Na+偶聯(lián)的載體轉(zhuǎn)運(yùn)，這個(gè)過程需要還原態(tài)和氧化態(tài)的單谷氨酸衍生物以及抗葉酸的氨甲蝶吟共同參與。該過程對(duì)pH值的的依賴性很強(qiáng)，最適pH值為5.0一6.0;當(dāng)pH值升高，轉(zhuǎn)運(yùn)速度則明顯下降。因此，腸道的pH值急劇改變會(huì)影響葉酸的吸收。而另一種以簡(jiǎn)單擴(kuò)散形式轉(zhuǎn)運(yùn)葉酸的機(jī)制在腸腔pH值較高或葉酸濃度達(dá)到藥理水平時(shí)占主導(dǎo)地位。
3.葉酸的轉(zhuǎn)運(yùn)及其受體
葉酸從血液運(yùn)送至肝臟，在肝臟被甲基化為5一甲基四氫葉酸，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到骨髓細(xì)胞、成熟紅細(xì)胞或其它細(xì)胞中被利用。葉酸在血漿中以單谷氨酸葉酸衍生物的形式運(yùn)輸，其中主要是5一甲基四氫葉酸。肝臟是調(diào)節(jié)其它組織葉酸分布的中心，其中貯存的重要形式是5一甲基四氫葉酸和10一甲酞基的多谷氨酸形式。而細(xì)胞內(nèi)，葉酸在線粒體中和胞液中的分布是均勻的。葉酸代謝后主要以糞的形式排出，尿中排出的量?jī)H占約1一2%;糞中不僅含有未消化的葉酸，也有腸道細(xì)菌合成的葉酸。
為滿足生長(zhǎng)或增殖，動(dòng)物細(xì)胞只能攝取和利用外源葉酸。生理狀態(tài)下細(xì)胞攝取葉酸的主要途是由低親和力的跨膜蛋白即還原葉酸載體直接將葉酸導(dǎo)入胞漿徑。而對(duì)于極化的上皮細(xì)胞和活躍的巨噬細(xì)胞，是由高親和力的葉酸結(jié)合蛋白(葉酸受體)的內(nèi)吞功能將葉酸攝取入胞漿。一般情形下，低濃度的還原葉酸載體可充分供應(yīng)正常細(xì)胞對(duì)葉酸的需求。而細(xì)胞若發(fā)生惡變后，葉酸受體內(nèi)吞功能可以及時(shí)補(bǔ)充葉酸供應(yīng)所受到的限制。
葉酸的轉(zhuǎn)運(yùn)需要具有底物特異性的結(jié)合蛋白:葉酸結(jié)合蛋白 (Folate一bindingProteins，F(xiàn)BP)。FBP是一類可溶性的球蛋白，廣泛存在于動(dòng)物體組織和體液中，既可在細(xì)胞內(nèi)，亦可結(jié)合在膜上。膜上的FBP參與葉酸轉(zhuǎn)運(yùn)，它由一系列與一碳單位代謝有關(guān)的特異酶組成，對(duì)特定的葉酸還原產(chǎn)物有很高的特異性。此外還有細(xì)胞質(zhì)中的FBp，以及高親和力葉酸結(jié)合蛋白 (HighFolate一 bindingproteins，HFBp)。多數(shù)內(nèi)源四氫葉酸(THF)連接于HFBP而被保護(hù)，因此可在血漿中穩(wěn)定存在;而沒有被結(jié)合的THF很快降解在血漿中;HFBP還可能控制了血漿中葉酸鹽分布的專一性。
4.葉酸的代謝循環(huán)和主要功能
葉酸代謝循環(huán)及其介導(dǎo)的一碳單位代謝是葉酸發(fā)揮功能的主要途徑。葉酸參與了鏢吟環(huán)和脫氧胸昔酸的生物合成。在嘿吟環(huán)的生物合成中，5，10一次甲基一四氫葉酸提供C8，而10一甲酞基一四氫葉酸提供C2。在脫氧胸昔酸(dTMP)的生物合成中，5，10一亞甲基四氫葉酸向脫氧尿普酸(dUMP)供甲基，既提供一碳單位，又充當(dāng)電子供體。葉酸參與了多種氨基酸的代謝，如促進(jìn)合成蛋氨酸;參與絲氨酸和甘氨酸的相互轉(zhuǎn)化(絲氨酸輕甲基轉(zhuǎn)移酶催化);參與苯丙氨酸的輕基化反應(yīng)，促苯丙氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?參與蘇氨酸和組氨酸的分解，谷氨酸的生成和精氨酸的代謝等。葉酸還在膽堿氧化酶系統(tǒng)中起作用;參與肌酸的合成代謝和肌醇的合成。
因?yàn)槿~酸廣泛參與或偶聯(lián)于機(jī)體內(nèi)許多關(guān)鍵的物質(zhì)代謝過程，從而在多種系統(tǒng)功能上體現(xiàn)出重要的作用。例如:葉酸對(duì)胰腺的分泌功能有影響，為維持消化系統(tǒng)正常功能所必需;葉酸與維生素B12、維生素C共同參與紅血球和血紅蛋白的生成，影響T淋巴細(xì)胞生成和比率，可促進(jìn)免疫球蛋白〔側(cè)及一些細(xì)胞因子的生成，因此對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)有重要影響;葉酸為中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的整合，胎兒和幼兒正常發(fā)育所必需，對(duì)動(dòng)物某些繁殖性狀有影響;快速生長(zhǎng)的組織器官或者更新率很高的細(xì)胞對(duì)于葉酸水平很敏感，因此食物葉酸體現(xiàn)出促進(jìn)幼小動(dòng)物生長(zhǎng)的作用。
