研究进展 | L-精氨酸与人类健康的探讨分析
研究进展 | L-精氨酸与人类健康的探讨分析
L-精氨酸是人体内一种重要的半必需氨基酸，广泛存在于各种蛋白质食物中。近年来，多项研究表明L-精氨酸在人体健康维护中发挥着重要作用。本文将从糖尿病心肌病、乳房链球菌感染、年龄相关性认知障碍和骨质疏松症等多个角度，探讨L-精氨酸对人体健康的保健功效。
L-精氨酸减轻白蛋白糖化诱导的糖尿病心肌病：深入了解Nrf-2信号传导
研究摘要
在高血糖环境中，糖化加速和氧化应激会导致多种糖尿病并发症，例如糖尿病心肌病（DCM）。糖化人血清白蛋白（GHSA）会扰乱结构完整性并阻碍其功能。当GHSA在心脏细胞周围积聚时，Nrf-2信号传导会失调，从而加剧氧化应激。L-精氨酸（L-Arg）适用于糖尿病和心血管疾病患者。这项研究有助于深入了解L-Arg在缓解DCM方面的抗糖化和抗氧化潜力。
在L-Arg（20～640 mmol/L）存在下，HSA用甲基乙二醛糖化。研究了HSA的结构和功能修饰。L-Arg和HSA、GHSA相互作用和热力学通过稳态荧光测定。H9c2心肌细胞接受GHSA-L-Arg以及AGE受体抑制剂的治疗。测量细胞抗氧化水平、解毒酶活性。基因、蛋白质表达和免疫荧光数据检查了糖化和氧化应激期间Nrf-2的激活和核转位。L-Arg保护HSA免受糖化诱导的结构和功能修饰。L-Arg的结合亲和力更倾向于HSA（10 mol/L）。L-Arg，特别是在较低浓度（20 mmol/L）下，上调Nrf-2基因和蛋白质表达，并通过激活Nrf-2信号传导促进其核转位。该研究得出的结论是，L-Arg在糖化诱导的DCM和相关氧化应激中具有治疗优势。
研究结论
本研究揭示L-Arg抑制白蛋白糖基化的作用机制。人血清白蛋白-L-Arg复合体的形成抑制了人血清白蛋白的相互作用和蛋白质聚集体的形成，同时保护了人血清白蛋白的疏水性指数、酯酶活性和抗氧化能力。L-Arg与人血清白蛋白的强亲和力是热力学上有利且自发的。在体外实验中，较高浓度的L-Arg（80～640 mmol/L）显示出较好的糖基化抑制效果。但在细胞研究中，L-Arg 20 mmol/L通过促进NRF-2核转位，维持GHSA处理的H9c2心肌细胞的抗氧化解毒状态，从而显示出较少的细胞毒性作用。考虑到扩张型心肌病治疗方法的非特异性和多种副作用，L-Arg可以成为潜在的抗糖化和抗氧化潜力的治疗剂。
L-精氨酸通过降低miR155水平减轻乳房链球菌诱导的炎症
研究摘要
L-精氨酸作为免疫系统的必需物质，在先天免疫中发挥着至关重要的作用。MiR155是一种多功能microRNA，作为免疫细胞稳态调节剂已变得越来越重要。然而，L-精氨酸和miR155在细菌感染中的免疫调节机制尚不清楚。本文研究了miR155在炎症中的潜在作用以及L-精氨酸在乳房链球菌感染中的分子调节机制。结果观察到，感染后miR155上调，伴随着L-精氨酸的消耗，导致氨基酸代谢紊乱和严重的组织损伤。从机制上讲，p65 蛋白介导的 miR155 上调通过抑制细胞因子信号转导抑制因子 6（SOCS6）介导的p65泛素化和降解，起到了促炎作用。这最终导致剧烈的炎症反应和组织损伤。有趣的是，通过抑制p65减少miR155的产生，L-精氨酸补充剂具有显著的抗炎作用。本工作首次揭示了小鼠乳腺炎模型感染中miR155的促炎作用和L-精氨酸的抗炎机制。试验共同为这一重要病原体的预防和控制提供了新的见解和策略，这对于确保人类食品健康和安全具有重要意义。
研究结论
本结果表明，L-精氨酸水平的变化可作为诊断病原性感染的生物标志物，并对疾病预警具有重要意义。发现乳房链球菌感染后细胞内精氨酸的含量显著减少，而鸟氨酸的浓度则相反。研究还发现，精氨酸的关键代谢酶NOS2的表达显著增加，而ARG1的表达减少，可能与产生NO以清除病原体有关。活体实验中，组织中鸟氨酸的含量显著增加，从而显著提高了NOS2和ARG1的表达水平。乳房链球菌激活了TLR2/NF-κB信号通路，促进了miR155的产生，消耗了乳腺组织和细胞中的miR155-精氨酸。成熟的miR155进入细胞质，靶向降解SOCS6，增加核内NF-κB的活化，加重炎症反应。L-精氨酸通过抑制TLR2/NF-κB信号通路的表达，减少miR155的产生，从而减轻炎症反应，减轻乳房链球菌感染所造成的损伤。
L-精氨酸代谢通过Amuc_1100介导的肠道稳态维持改善与年龄相关的认知障碍
研究摘要
衰老引起的认知障碍与代谢稳态和可塑性的丧失有关。一个新兴的想法是，针对关键代谢物足以影响其他生物体的功能。因此，需要更多针对代谢的治疗干预来改善认知障碍。本实验首先进行了非靶向代谢组学分析和16S rRNA，以确定与衰老相关的代谢适应和肠道微生物组变化。血浆非靶向代谢组学分析表明，L-精氨酸代谢稳态在衰老过程中发生了改变。L-精氨酸代谢稳态受损与小鼠肠道阿克曼氏菌（AKK）定植丰度低相关。长期补充AKK外膜蛋白Amuc_1100，可以挽救衰老小鼠的L-精氨酸水平并恢复认知障碍。从机械角度来看，Amuc_1100直接作为L-精氨酸来源并富集L-精氨酸生产细菌。在衰老的大脑中，Amuc_1100促进超氧化物歧化酶以减轻氧化应激，并增加一氧化氮（L-精氨酸的衍生物）以改善突触可塑性。同时，L-精氨酸修复脂多糖引起的肠道屏障损伤并促进结肠类器官的生长。本研究的结果表明，衰老相关的认知障碍与L-精氨酸代谢紊乱密切相关。AKK衍生的Amuc_1100作为一种潜在的后生元，针对L-精氨酸代谢，可能提供一种有前景的治疗策略，以维持衰老过程中的肠道稳态和认知功能。
研究结论
数据研究表明，20个月大的自然衰老小鼠和10个月大的加速衰老小鼠在行为测试中表现出较差的学习和记忆能力。20个月大的自然衰老小鼠和10个月大的加速衰老小鼠表现出树突棘密度的下降。衰老小鼠的肠道微生物区系发生了变化，特别是AKK丰度低。本研究还发现AMUC_1100通过L-精氨酸代谢维持肠道内环境平衡，改善与年龄相关的认知功能下降。通过试验结果提醒我们，AMUC_1100及其中间代谢物可能为未来治疗老年性认知障碍提供有效且易于操作的靶点。但要将这种疗法推向临床，还需要更多的研究。
L-精氨酸通过改善线粒体自噬促进血管成骨，增强氧化应激抑制的骨形成
研究摘要
骨质疏松症是全球中老年人群最常见的骨病之一。目前骨质疏松症的治疗主要针对促进成骨细胞和抑制破骨细胞。然而，目前骨质疏松症尚无理想的治疗方法。L-精氨酸是一种半必需氨基酸，参与许多细胞过程，包括硝酸产生、蛋白质生物合成和免疫反应。β-精氨酸衍生的化合物可以在骨稳态中发挥调节作用。探讨β-精氨酸对骨稳态的具体作用。使用轻度衰老和卵巢切除的小鼠模型来研究β-精氨酸对成骨和血管生成的影响，并通过显微计算机断层扫描和骨组织免疫染色进行评估。使用从颅骨、内皮细胞和脂肪形成细胞系获得的成骨细胞，在体外进一步研究了β-精氨酸对成骨、血管生成和脂肪生成的影响。评估这些过程的具体方法包括脂质染色、细胞迁移、管形成和伤口愈合测定。确定选定生物标志物的蛋白质和mRNA表达。试验发现β-精氨酸可以减少骨质流失并促进骨生成和血管生成。L-精氨酸增加血管内皮细胞的活性，在体外抑制脂肪生成。此外，发现精氨酸改变了成骨细胞系和内皮细胞线粒体中PINK1/Parkin和Bnip3的表达，从而促进线粒体自噬并保护细胞免受ROS的影响。同样，β-精氨酸治疗可有效改善卵巢切除小鼠模型的骨质疏松症。L-精氨酸促进血管成骨，并抑制脂肪生成，这些作用由PINK1/Parkin和Bnip3介导的线粒体自噬介导。L-精氨酸补充剂可能是治疗骨质疏松症的有效辅助方法。
研究结论
本实验研究表明，半必需氨基酸L-精氨酸在作用于骨微环境中的其他细胞的同时，可以促进成骨，从而抵消氧化应激对骨稳态的影响。L-精氨酸具有延缓中老年小鼠骨质疏松的作用。体外实验表明，L-精氨酸可促进PINK1/Parkin和Bnip3介导的有丝分裂，促进成骨和血管生成，抑制脂肪生成。此外，在ROS存在的情况下，L-精氨酸可以防止骨形成。已证实L-精氨酸在维持骨骼内稳中起作用。