氨基酸代谢：揭秘蛋白质的秘密

氨基酸代谢：揭秘蛋白质的秘密

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，不仅参与蛋白质的合成，还涉及能量代谢、免疫调节等多种生理功能。氨基酸代谢异常与多种疾病相关，其研究对于疾病诊断和治疗具有重要价值。此外，氨基酸在工业领域也有广泛应用，如药物和化妆品的制备。通过深入探讨氨基酸代谢的过程，可以揭示蛋白质背后的奥秘，更好地理解生命活动的机制。

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，参与蛋白质的合成、能量代谢、免疫调节等多种生理功能。这些信息对于理解氨基酸代谢在蛋白质合成中的作用非常有帮助，可以作为文章的背景资料。

蛋白质是生命的基础，被称为“生命的砖瓦”，它广泛参与我们的生命活动，包括肌肉修复与增长、免疫功能、能量供给与代谢调节等。常见的蛋白质来源包括动物蛋白和植物蛋白，它们各有优劣。动物蛋白氨基酸组成全面，但可能伴随高脂肪和胆固醇摄入；植物蛋白富含膳食纤维和抗氧化成分，某些特定的氨基酸含量更丰富。

为优化蛋白质的摄入，发挥更大的健康效能，双蛋白的概念应运而生。双蛋白是由优质动物蛋白（如乳清蛋白）和优质植物蛋白（如大豆分离蛋白）通过科学配比而成的一种新型膳食蛋白组合，兼具两者的优点，能够更精准满足人体的营养需求。双蛋白的三大优势包括营养更全面、氨基酸供给更均衡，吸收更优化、长效供能，以及更安全、更健康的选择。通过降低动物蛋白带来的脂肪和胆固醇摄入，大豆分离蛋白还能帮助调节肠道菌群、降低炎症反应，有利于心脏健康。临床研究表明，双蛋白对代谢健康、免疫力提升和肌肉修复有显著效果。

尽管蛋白质在多数活动中不是主要的能量来源，但可以通过多种代谢过程分解成氨基酸，这些氨基酸最终生成ATP。在长期运动中，氨基酸可占能量需求量的3%~18%。此外，骨骼肌主要氧化支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸），氨基酸分解产生的含氮废物形成尿素和氨，最终通过尿液排出。氨的清除很重要，因为它有毒性且与疲劳相关。

肠道微生物群产生的代谢物与免疫系统分化和功能之间存在独特关系，微生物代谢物在调节适应性和先天性免疫细胞分化和功能中起着关键作用。短链脂肪酸（SCFAs）是一类由肠道微生物产生的代谢物，对调节肠道内免疫细胞的功能至关重要。SCFAs通过多种机制影响宿主免疫，包括作为G蛋白偶联受体（GPRs）的配体、抑制组蛋白去乙酰化酶（HDACs）来调节基因表达，以及作为能量来源促进免疫细胞的激活。SCFAs在肠道调节T细胞亚群（Tregs）的分化中也发挥着关键作用，尤其是丁酸，通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）在肠道中诱导Foxp3+调节Tregs的分化。

芳香氨基酸，如苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和组氨酸，主要通过饮食获得，但肠道微生物也能合成它们。其中色氨酸代谢物通过与AhR受体结合，调节免疫细胞如T细胞、B细胞和先天细胞的功能。AhR在ILC3和Th17细胞上高表达，对产生IL-22至关重要，这种细胞因子在粘膜防御中发挥作用。研究还发现，乳酸杆菌通过色氨酸转化生成IAA，依赖于AhR信号促进ILC3产生IL-22。AhR的激活也影响Th17细胞的IL-22产生，并与结肠炎的保护作用相关。AHR在Treg细胞的分化和功能中也起着重要作用。研究发现色氨酸衍生的AhR配体通过特定机制引导Treg和Th17细胞的分化。色氨酸代谢物在抗肿瘤治疗中对免疫反应的调节也具有重要意义。研究报道，3-IAA在对化疗有效的胰腺导管腺癌患者中升高，并在小鼠模型中显示其参与中性粒细胞的髓过氧化物酶活性，从而导致活性氧的积累。此外，罗伊氏乳杆菌产生的I3A在免疫检查点治疗期间增强了CD8 T细胞的抗肿瘤活性。

氨基酸代谢异常与多种疾病相关，其研究对于疾病诊断和治疗具有重要价值。氨基酸代谢异常可引发多种遗传性疾病，例如苯丙酮尿症、枫糖尿症和同型胱氨酸尿症，这些疾病常表现为神经系统损伤或其他严重健康问题。通过检测血液或尿液中的氨基酸水平，可以实现疾病的早期诊断。

支链氨基酸代谢紊乱的相关信息，包括异戊酸血症、枫糖浆尿病、甲基丙二酸血症和丙酸血症等遗传性代谢疾病。这些疾病是由于氨基酸代谢酶的缺陷导致的，表现为氨基酸不能完全分解，引起代谢产物积累，导致神经系统异常等症状。例如，当称为亮氨酸的氨基酸不能正确代谢时，体内会产生有害水平的异戊酸。在异戊酸血症中，缺少分解亮氨酸所需的酶，即异缬酰辅酶 A 脱氢酶，或该酶无法正常工作。异戊酸血症也称为“汗足”综合征，因为累积的异戊酸会散发出闻起来像汗水的气味。异戊酸血症有 2 种形式。一种形式开始于出生后最初几天。这种形式的症状包括喂养不良、呕吐和呼吸困难，因为婴儿血液中酸积累（代谢性酸中毒）、低血糖（低血糖症）和血液中氨含量升高（高氨血症）。骨髓中可能不像正常情况那样合成血细胞。另一种形式在出生后数月或数年开始。这种形式表现出的症状反复发作，与更早开始的形式表现的症状相似，但程度较轻。医生通过对血液和尿液进行检测，以检测异戊酸水平升高来诊断异戊酸血症。

枫糖浆尿病的儿童无法代谢氨基酸亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。这些氨基酸的副产物积累，引起神经系统变化，包括癫痫发作和智力障碍。这些副产物还导致体液和物质（如尿液、汗液和耳垢）闻起来像枫糖浆。该病在孟诺派教徒的家庭中最常见。枫糖浆尿病有多种形式。最严重的情况下，婴儿在出生后最初几天会出现呕吐和嗜睡，然后出现神经系统异常，包括癫痫发作和昏迷，如果不及时治疗，则可能在数天至数周内死亡。患病较轻的儿童最初看起来正常，但在遭受压力时，如感染、手术或其他身体压力，他们会出现呕吐、走路摇摆、神志不清和昏迷。

甲基丙二酸血症是由于一种称为甲基丙二酰辅酶 A 突变酶（一种蛋白质）功能不正常时，体内会积聚有害水平的甲基丙二酸。某些氨基酸需要这种酶来分解，如异亮氨酸和缬氨酸以及其他一些物质。甲基丙二酸血症也可能是由于维生素 B12（钴胺素）缺乏引起。症状开始时的年龄、症状和治疗与丙酸血症相似，但医生可能给予补充维生素 B12，而不是生物素。

丙酸血症是由于一种称为丙酰辅酶 A 羧化酶的酶（一种蛋白质）不起作用时，体内会形成有害水平的丙酸。某些氨基酸需要这种酶来分解，如异亮氨酸和缬氨酸以及其他一些物质。在大多数患病婴儿中，症状会在出生后头几天或几周开始出现，包括喂养不良、呕吐和呼吸困难，因为婴儿血液中酸积累（代谢性酸中毒）、低血糖（低血糖症）和血液中氨含量升高（高氨血症）。可能会出现癫痫发作或昏迷。空腹、发热或感染等应激因素可能会引发发作。在这种疾病中幸存下来的儿童可能有肾脏问题、智力障碍、神经系统异常和心脏问题。

针对氨基酸代谢障碍的特医食品的研发和应用。这些配方食品通过限制特定氨基酸的含量，帮助改善患者症状并提供必要的营养支持。截至目前，我国正式批准了3款氨基酸代谢障碍配方食品，都是适用于苯丙酮尿症（PKU）这一种罕见病的进口特医食品，分别是专为012月龄、110岁和10岁以上人群设计的氨基酸代谢障碍配方食品。这3款产品均为粉状产品，由纽迪希亚申请注册获批。

氨基酸代谢障碍是指由于遗传因素造成某些酶的缺陷，使一种或几种氨基酸在婴儿体内代谢发生障碍，导致患儿体格生长发育迟滞，智力发育障碍，严重时可导致不可逆的损害。氨基酸代谢障碍配方食品是指不含或仅含少量代谢障碍氨基酸的特殊配方食品。用于代替普通婴儿配方食品，以改善患儿症状，减轻智力损害，同时为患儿提供必要的、充足的营养素以维持其正常生长发育的需求。配方主要技术要求如下：不含或仅含有少量与代谢障碍有关的氨基酸，其他的氨基酸组成和含量可根据氨基酸代谢障碍做适当调整；使用的氨基酸来源应符合 GB14880 或GB 25596附录 B 的规定，同时需要符合《关于特殊膳食用食品中氨基酸管理的公告》；可适当调整某些矿物质和维生素的含量。氨基酸代谢障碍配方中氨基酸组成及含量的调整针对不同的氨基酸代谢疾病，应在配方食品中去除相应的氨基酸，并适当调整其他氨基酸组成以确保提供足够的必需及非必需氨基酸，保证患儿生长发育所需。以无苯丙氨酸配方为例，由于苯丙氨酸的代谢障碍导致酪氨酸成为患儿的必需氨基酸，因此配方限制苯丙氨酸的同时，需适当提高酪氨酸含量，以满足患儿的营养需求。

针对不同的氨基酸代谢疾病，配方应限制相应的氨基酸。此类配方以氨基酸为蛋白质来源，可以在配方中添加脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和其他成分，但由于此类配方不能作为单一营养来源满足目标人群的营养需求，故对其他营养素含量不作要求，但建议营养素含量上限不超过GB 29922的要求。配方主要技术要求如下：以氨基酸为主要原料，但不含或仅含少量与代谢障碍有关的氨基酸。常见的氨基酸代谢障碍配方食品中应限制的氨基酸种类及含量要求参考GB 29922表6，同时需要符合《关于特殊膳食用食品中氨基酸管理的公告》；添加适量的脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和（或）其他成分；满足患者部分蛋白质（氨基酸）需求的同时，应满足患者对部分维生素及矿物质的需求。