我很多年前在加拿大多伦多大学攻读博士学位时,指导教授引用最多的论文是用于哺乳动物细胞培养的培养液配方(α-MEM,最低必需培养液),部门每个人都使用他设计的培养液。
我当时的一项研究项目还涉及使用一种特别培养液,它与一种抗癌药物一起使用,用于一些特殊白血病患者。
因为我是唯一一个做那个项目的人,这意味着我必须混合自己的培养液和作为唯一用那培养液的使用者,这有时代表我会把培养液储存得更长时间以方便使用。指导教授给了我一个好建议︰为了确保细胞健康,我们需要添加额外的谷氨酰胺,因为它是一种必需氨基酸,而且不太稳定,所以我对这氨基酸留下了深刻的印象。
这些年来,这种特殊的氨基酸一直在我脑海里。
最近这种氨基酸也受到关注,因为有报道称COVID-19患者(重度和轻度)的谷氨酰胺水平降低,而且这种变化与感染新冠病毒严重程度有关。降低的水平跟新冠病人的乳酸脱氢酶(LDH)、C反应蛋白(CRP)和PO2呈负相关水平,并且与PCO2呈正相关;这些标志物与COVID-19患者的肺损伤和氧稳态改变有关。
具治疗心力衰竭潜力
谷氨酰胺可以通过谷氨酸从α-酮戊二酸(AKG)合成,AKG是柠檬酸循环或克雷布循环的关键代谢物之一,该途径是所有中学生物课程学习的基本生物化学主题。AKG是一种具有多种功能的代谢物,它作为讯号分子,以及表观遗传过程的调节剂和通过蛋白质结合的细胞讯号转导。AKG不仅影响谷氨酰胺的合成,也是中枢代谢物重要的一员,亦是衰老的关键介质之一。
AKG随着小鼠年龄的增长而下降,在某个年龄阶段,AKG的血液含量会下降10倍,并在急性运动和阻力运动后升高,还可延长衰老小鼠的寿命并降低发病率。最近对蠕虫和果蝇的研究也支持这一概念。一家使用AKG和一些维生素配制补充剂的公司发表了一份报告,称补充AKG七个月后,人类生理年龄可以减少8岁。小鼠心脏的作用已被证明可以在超负荷实验中抑制心脏损伤,并减少有害的活性氧的形成,因此具有治疗心力衰竭之潜力。在高脂肪饮食挑战后出现葡萄糖耐受不良的动物模型中,补充AKG显示可增补AKG水平、减少体重的增加和改善葡萄糖耐受不良,同时伴随更高的棕色脂肪功能,减轻因为吃高脂肪饮食引起肥胖的中年小鼠体重。
化学家设计了AKG的不同化学修饰形式,其中之一是二甲基酮戊二酸(DMKG),一种可渗透细胞的AKG,并被证明可以延迟Leigh综合(由于一种遗传基因突变)模型小鼠的神经系统症状的发作(导致过早死亡)。这种修改后的AKG也用于改进猪卵母细胞的体外成熟过程,这被证明可以提高胚胎发育能力并减少线粒体损伤。
建议要有更多关注
最近,一份有关冠状病毒的报告还强调,中央代谢途径在COVID-19中起着至关重要的作用。另一项印度的研究报告说,在动物体内补充AKG可减少各种器官(包括用血栓形成诱导剂角叉菜胶处理之小鼠的肺)中的血凝块形成和白细胞积聚。此外,感染SARS-CoV-2的仓鼠被证明补充AKG可以挽救发炎的肺部,同时减少白细胞积聚。
从迄今为止的动物研究和有限的人体研究来看,AKG似乎具有广阔的治疗潜力,包括抗衰老、伤后恢复等。特别是当冠状病毒感染增加心肌梗塞和中风风险时,我们可能会想到采用AKG来降低这些风险。然而,AKG作为抗衰老补充剂的治疗效果尚不明确;因此,为了更好地了解AKG的作用机制,我们建议开展更多关注AKG的研究。