2008年6月12日 星期四

磷脂質:卵磷脂、腦磷脂之生理作用與攝取

磷脂質(phospholipids),顧名思義就是指含一個或數個磷酸基(phosphate groups)的脂質。在生物體內的磷脂質,具重要性且為人所熟知的,包含兩大類:一為磷酸甘油脂類(phosphoglycerides)或叫甘油磷脂類(glycerophospholipids),與三酸甘油脂(triglyceride)分子結構具相似性,乃由甘油、脂肪酸及含磷分子所結合而成;另一類為神經醯胺磷脂類(sphingophospholipids),係由神經醯胺醇(sphingosine)、脂肪酸及含磷分子所結合而成。此兩類磷脂質,於生物體中,以磷酸甘油脂佔大多數,而神經醯胺磷脂則在生物體內含量較少。

 在生物體內,最常見的磷酸甘油脂類,有以下數種:磷脂醯膽鹼(phosphatidylcholine,或lecithin,或卵磷脂,或簡稱PC)磷脂醯乙醇胺(phosphatidylethanolamine,或cephalin,或簡稱PE)磷脂醯絲胺酸(phosphatidylserine,或簡稱PS)磷脂醯肌醇(phosphatidylinositol,或簡稱PI)磷酸醯甘油(phosphatidylglycerol,或簡稱PG)、及心磷脂(cardiolipin)

 在生物體內,最常見的神經醯胺磷脂類,則為神經鞘磷脂(sphingomyelin,或簡稱SM)

 磷酸甘油脂類之分子結構示意圖

 磷脂醯骨架及脂肪酸尾端     與磷酸基結合之頭端分子  磷酸甘油脂名稱簡寫

 

                                                                                      CH3

                                                                                      ½+

(脂肪酸)■■■■■■-O-CH2                     O-CH2-CH2-N-CH3 (膽鹼)      PC

                                            ½                                       ½          (choline)

(脂肪酸)■■■■■■-O-CH2        O                      CH3

                                             ½             ll         -------------------------------------------

                                             C – O ― P ―       O-CH2-CH2-NH3+ (乙醇胺)     PE

                                                            ½                                         (ethanolamine)

            O_       ------------------------------------------

                                                                                            NH3+

                                                                                           /

                                                                                    O-CH           (絲胺酸)      PS

                                                                                          \               (serine)

                                                                                          COO_

                                                                       ------------------------------------------

                                                                            O-<苯環帶5OH> (肌醇)    PI

                                                                                                                  (inositol)

                                                                        ------------------------------------------

              O-CH2-CH-CH2    (甘油)       PG

              ½    ½       (glycerol)

              OH OH

                                                                       -------------------------------------------

                                                                                       OH                -OH      PA

                                                                      --------------------------------------------

神經鞘磷脂(SM)之分子結構示意圖

 

    OH                           O                            CH3

                    ½                              11                            ½+

R-CH – CH – C –  O – P – O-CH2-CH2 – N – CH3

                              ½                     ½                             ½

                              NH – C = O    O_                          CH3

                                        ½

                                        R

 其中紅色部分為含脂肪酸的神經醯胺(ceramide),結合至一個磷酸根及膽鹼。

 卵磷脂之涵意

 在磷脂質中,目前最為人所熟知的,為卵磷脂(lecithin,有時又被稱作蛋黃素)。一般日常生活或商業性活動中,大家所講的「卵磷脂」,其實是指由磷脂質、醣脂質及三酸甘油脂所形成的混合物卵磷脂的食物來源有,蛋、黃豆及其製品、牛肉、動物肝臟、花生等,只是卵磷脂因動植物來源的不同,而有組成上的差別。大豆萃取而得的卵磷脂,組成以PCPEPIPA為主;而蛋黃的卵磷脂組成則以PCPE為主。雖然大豆中的PC(phosphatidyl choline;此為卵磷脂中主要的生理有效成份)大約只有蛋黃的一半,但大豆的必須脂肪酸卻高出蛋黃許多,相較於蛋黃的PC高,但必須脂肪酸低,因此整體看來,大豆卵磷脂的生理活性會比蛋黃好。另外再加上大豆磷脂質較易製備,以及產品品質和經濟效益的考量,所以目前不論在醫藥製劑或健康食品上,大都是以大豆來萃取提煉天然卵磷脂。

 但在一些較專業化學或生化的討論上,有時會將卵磷脂視為磷脂醯膽鹼(PC)之同義詞,亦即卵磷脂就是PCPC就是卵磷脂,因此卵磷脂並不代表為混合物,而是單一成分PC

 於此貼文,卵磷脂將依一般商業活動時使用為混合物之意,單一成分則直接使用磷脂醯膽鹼(PC)

 細胞膜簡述

 磷脂質分子,為具有一親水(hydrophilic)端,亦具有一親油(hydrophobic)(或叫恐水端,或拒水端,或厭水端,或疏水端),之雙性(amphiphilic)分子。當我們將磷脂質分子放入水溶液(aqueous solution)中,磷脂質分子會自動自發的排列成雙層(bilayer)結構,其中親油尾端(hydrophobic tail,通常為脂肪酸分子)會面對面(facing each other)的靠在一起,而具極性(polar)的親水頭端(hydrophilic head,通常為結合磷酸基之頭端)會朝向內外兩側,與水溶液接觸,示意圖(lipid bilayer)如下列網站所示:

 http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_membrane

基本上,細胞膜主要由磷脂質、醣脂質及膽固醇(三者皆為雙性分子)所形成,並且在膜上鑲崁有一些蛋白質,細胞膜之示意圖如下列網站所示:

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BB%86%E8%83%9E%E8%86%9C

不同體內組織的細胞膜所含磷脂質的種類、比例,甚至分布於膜的內層或外層磷脂質的不對稱性也各不相同,所以不同組織我們並不講磷脂質的量有何不同,而講磷脂質的種類或比例有何差異。

 細胞可以利用translocases酵素來調控不同種類磷脂質在細胞膜上的方向性,J. Middleton BoonBradley Smith是印第安那州聖母大學的研究人員,他們研究的突破則是利用了人工的方式來合成translocases分子,並經由translocases調控細胞膜上的磷脂質使細胞膜產生型形變,他們也藉此使得紅血球的形態產生有如海膽一般的外觀;BoonSmith's相信未來可以藉此控制各種不同的磷脂,藉著移動它們到不同的細胞膜上,創造出符合需要的生物細胞形態。

 人體一天中,大約會有10億個細胞進行計畫性細胞死亡,既然細胞凋亡這麼頻繁,那麼,應該如何處理身體裡的細胞屍體呢?這可是個重要的問題,因為如果任憑死去的細胞堆積在身體內而不處理,細胞壞死後分泌的毒素,可能會引發發炎反應,造成某些器官功能異常。關於吞噬細胞如何辨識細胞屍體的問題,在1992年時由美國國家猶太醫學暨研究中心的法德克(Valerie A. Fadok)等人解開。她發現,在細胞凋亡的過程中,細胞膜的磷脂質分佈會發生改變,藉此通知吞噬細胞:「來吃我吧!」

 構成細胞膜的磷脂質主要有三種,分別為磷脂醯膽鹼(PC)、磷脂醯乙醇胺(PE)與磷脂醯絲胺酸(PS),但其中以PC所佔的比例最高;它們以親水端在外、疏水端在內的方式,形成雙層磷脂質,構成了細胞膜。在正常的細胞膜中,PS只分佈在雙層磷脂質的內層,但是一旦啟動細胞凋亡機制,細胞膜的這種不對稱性立刻消失,PS跑到外層磷脂質。法德克認為這可能就是呼叫清道夫的訊號,而且吞噬細胞表面也一定有相對應的訊號受體。之後,科學家也陸續發現凋亡的細胞在細胞膜上出現的微妙變化,例如細胞表面的蛋白質CD31構形發生改變、細胞膜帶了正電荷等等;但研究顯示,PS分佈的改變,可能才是凋亡細胞呼叫吞噬細胞的最重要訊號。

 磷脂質,為構成細胞膜的主要成分之一,全身每個細胞都需要。為了達到細胞膜的柔軟性,所以磷脂質上的脂肪酸成分都最好儘可能為不飽和脂肪酸,加上細胞膜上的磷脂質易受到自由基的攻擊而受到傷害,因此攝取足夠的不飽和脂肪酸及磷脂質,時時修復受傷害的細胞膜,正是維持身體正常運作的重要課題。

磷脂醯膽鹼(PC)之生理作用

 磷脂醯膽鹼,是由兩分子脂肪酸、一分子甘油、一分子磷酸及一分子膽鹼所結合而成,為細胞膜主要組成之一,平時應注意攝取足量。PC除廣泛存在於細胞膜外,亦以脂蛋白方式,貯存於血液循環之中,是體內含量最豐富的磷脂質。膽鹼(或稱膽素,choline),是身體所需非常重要營養素,就是以PC的型式貯存起來,當身體需要膽鹼時,便會促使PC釋放出膽鹼出來,因此若是身體缺乏PC,亦代表身體同時缺乏膽鹼。人體體內若膽鹼含量過低,就無法合成足夠的乙醯膽鹼(acetyl choline,為神經傳導物質),會導致神經系統功能異常、記憶力衰退、自律神經失調或運動機能障礙,若長期缺乏,則可能導致痴呆。

 肝臟可說是人體內最重要的代謝解毒器官,而肝臟的這些生理機能完全需由表面積三三OOO平方公尺(相當於八個足球場大)的肝細胞膜來完成,臨床上大約有超過二OO篇的臨床試驗報告顯示,PC對於肝細胞具有保護作用,尤其對於防止酗酒引發的肝細胞硬化作用更具臨床價值。人類攝取的脂質代謝作用,主要是在肝臟中完成的,酗酒的人,由於酒精降低了肝細胞膜的流動性,造成肝臟的正常功能下降.因此,脂肪在肝臟中的代謝作用受到了影響,脂質無法順利合成可運輸性的脂蛋白(lipoprotein),於是脂質淤積在肝臟中無法順利被運走,而產生脂肪肝。PC可協助脂肪的代謝作用,加速脂肪形成脂蛋白功能,防止形成脂肪肝。

 現代人的飲食中,攝取過多動物性油脂與膽固醇,加上自由基的過氧化破壞,很容易產生黏性極強的硬化斑依附在血管壁上,並沾黏許多物質造成血管硬化、阻塞的現象,很容易造成動脈硬化與心血管疾病。根據許多研究報告證實,PC具有生物乳化劑的特性,就像是個垃圾袋可將積存在血管壁上的脂肪、膽固醇帶走,因此被稱為「血液的清道夫」。

 消脂針主要成分就是PC,這種消脂或稱為溶脂的治療方式,可以用在臉部或身體各部,臉部最常見的就是雙下巴、雙頰,身體則是在臀部、大腿外側或內側,臀腿交接處,肩膀手臂交接處就是所謂的蝴蝶袖,上、下腹部等處脂肪肥厚的地方。治療療程在六至八週中,注射24次,至於效果的滿意度,在2004年全球消脂針會議上報告,非常滿意的佔74.9%,滿意的佔18.1%,不是很滿意的佔7.0%。但大家不應該把消脂針想像成魔術,它只是當運動或節制飲食或藥物治療後,都沒辦法消瘦下來時的一種療法。消脂針最主要的作用是,讓脂肪的新陳代謝加速進行,最大好處是,不需要全身麻醉,減少麻醉的風險,而且可以依部位作環狀位置的移動,使身體塑型勻稱。雖然消脂針到目前為止還沒有什麼副作用,但還是要呼籲,要在有受過訓練且有經驗的醫師操作下,才會比較放心。

 磷脂醯乙醇胺(PE)之生理作用

磷脂醯乙醇胺,被發現為細胞膜的重要組成之一,至於其它生理功能,尚不很清楚。

 磷脂醯絲胺酸(PS)之生理作用

 PS不僅存於全身各細胞膜,更重要要的是,更集中存於腦細胞中,反映出PS與腦細胞功能有密切關連,特別是神經傳導物質的釋放與突觸活性(synaptic activity)應有一定的明顯連動影響。對於隨年紀增長而腦功能下降方面,經由適當食用PS營養品,據一些研究認為可以有效減緩其腦功能下降,因此,PS可說是「腦的營養素」,台灣人甚至叫PS為「腦磷脂」。

 據一些研究指出,PS透過如下機制,強化腦部功能:(1)增進腦細胞葡萄糖代謝能力,腦細胞工作時,需要大量能量,因此葡萄糖代謝能力非常重要;(2)增加細胞膜受體(receptors)數目,因此可增加資訊接受的能力;(3)增加腦細胞膜流動性,因此有助於神經傳導物質的傳導(send and receive of chemical communication)(4)增進神經傳導物質乙醯膽鹼的釋放能力;(5)增進多巴胺(dopamine)分泌。

 食用PS營養品,業者宣稱有如下好處:(1)強化記憶力;(2)增進注意力;(3)增加學習力;(4)精神更充沛;(5)強化精神集中力;(6)降低沮喪。

 然而到目前為止,PS的對腦部的功能之實質助益,仍具爭議性。美國食品藥物管理局(FDA),仍無法認可PS對於失智症(dementia)及認知障礙(cognitive dysfunction,如老人癡呆等)具有療效。但認可PS為安全副作用小之營養品。http://www.cfsan.fda.gov/~dms/ds-ltr39.html

http://www.cfsan.fda.gov/~dms/ds-ltr36.html

 磷脂醯肌醇(PI)之生理作用

 磷脂醯肌醇,被發現為細胞膜的重要組成之一,至於其它生理功能,尚不很清楚。

 神經鞘磷脂(SM)之生理作用

 磷脂醯肌醇,被發現為細胞膜的重要組成之一,至於其它生理功能,目前正是生化學家研究重點,相信未來十年,應會有很多重要發現被發表出來。細胞膜上分子的動態研究,由於是一層非常薄的薄膜,加上具生命活動力,型態不斷變動,因此細胞膜研究,相對來說,就較為困難。

 目前對神經鞘磷脂的研究,有個訊號遞送(signal transduction)的功能,倒是已被研究出來。亦即,當細胞受到高熱、強烈紫外線、藥物毒性等強烈誘導刺激下,細胞膜上的神經鞘磷脂會進行分解,釋出神經醯胺(ceramide)出來,進而活化P 38 M ARK的活性,而導致細胞程序性死亡(programmed cell death)或謂細胞凋亡(apoptosis)。這是人體為了顧及身體整體健康生存的目的,部分細胞進行利他行的自我犧牲的行為。

 磷脂質之建議攝取量

 磷脂質,是細胞膜的重要組成,因此是人體非常重要的生化成分,但由於身體可以就食入的脂肪酸、膽鹼等自行合成,因此很難定出建議攝取量。攝取的需求,主要在於兩方面,第一要注意的是,人體一定要注意攝取足夠人體無法自行合成的必需脂肪酸(w-3w-6脂肪酸,可使細胞膜更柔軟富流動性)及膽鹼,另一方面,應注意人體代謝合成能力隨著年紀而下降的現實,則可直接攝食磷脂質,以利方便身體進行合成。

 於此須一提的是,即使食用磷脂醯膽鹼(PC)營養品,進入腸胃道,還是會被分解成脂肪酸、甘油、磷酸根、膽鹼等小分子,由身體吸收,再重新合成身體所需的特定的三酸甘油脂或特定磷脂質等。絕非食用磷脂醯膽鹼(PC),身體就一定要合成磷脂醯膽鹼,例如所食用的磷脂醯膽鹼(PC),其所含的脂肪酸可被用於合成三酸甘油脂,而所食用的磷脂醯膽鹼(PC)中膽鹼,則可能被用於合成磷脂醯絲胺酸(PS)亦不一定呢。

 然而,若我們食用磷脂醯膽鹼(PC)營養品,則相當有助於身體合成磷脂醯膽鹼(PC),因為提供身體欲合成磷脂醯膽鹼(PC)所需的營養成分都提供了,只要身體想要合成磷脂醯膽鹼(PC),身體立即可取得所須的營養素進行合成了。因此,平時適當補充卵磷脂或磷脂醯絲胺酸(PS)等營養品,對身體是有所助益的,當然營養品中,所接合的脂肪酸最好為w-3w-6脂肪酸。

磷脂質之食物來源

 目前磷脂質在食物中的含量,不易計算,因所含脂肪酸不同,磷脂質之分子量便會有所不同,加上磷脂質種類不少,因此目前不易找到食物磷脂質含量表。

 不過,目前攝取磷脂質,主要還是以攝取卵磷脂為指標,而卵磷脂含量較豐富的有蛋、黃豆製品、魚肉、牛肝、牛腦、羊腦、啤酒酵母等。

 磷脂質之攝取注意事項

 1. 磷脂質的確是身體所需的重要營養物質,只要必需脂肪酸及膽鹼攝取充分,一般說起來,身體就幾乎不致於產生磷脂質缺乏的現象。

 2. 平時,大人應多食用豆漿(最好自行製作),以補充富含磷脂質的大豆卵磷脂。小朋友,平時,應多食用蛋類(含高膽固醇)及豆漿,以補充磷脂質,滿足身體成長需要。

 3.中老年人或幼兒,由於代謝合成能力較弱,可選擇值得信任的公司,購買並適量食用(依營養品製造公司之建議)大豆卵磷脂營養品及磷脂醯絲胺酸(腦磷脂)營養品,以慎防重要磷脂質缺乏。但另外須注意的是,大豆卵磷脂及腦磷脂亦是屬於脂肪,食用適量即可,不要攝取過量。