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17 世紀(jì)末,被譽(yù)為“顯微鏡之父”的安東尼·列文虎克第一次在其顯微鏡下凝視著自己精子時(shí),可能也會(huì)驚嘆于精子的不可思議并從此對(duì)其視若珍寶。然而在驚嘆于造物主的鬼斧神工之時(shí),他還發(fā)現(xiàn)了樣品中的一種結(jié)晶。1678 年他向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。之后兩百年里,先后有幾位科學(xué)家相繼獨(dú)立發(fā)現(xiàn)這種晶體存在,然而在這段時(shí)間里沒(méi)有一位科學(xué)家對(duì)其感興趣,也沒(méi)有人意識(shí)到其重要價(jià)值。
這種結(jié)晶化合物因其發(fā)現(xiàn)于精液中而得名精胺。但直到20 世紀(jì)20 年代,精胺及其相關(guān)分子亞精胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)才為科學(xué)家所認(rèn)識(shí)。
精胺與亞精胺的結(jié)構(gòu),和其他多胺并無(wú)太大不同:都是鏈狀有機(jī)分子,鏈上有多個(gè)氨基,作為主要官能團(tuán)。七個(gè)碳原子排成之字形長(zhǎng)蛇陣——這是亞精胺,精胺的碳要漲到十個(gè)——在陣列的中間和兩端,各有一個(gè)氮原子揮舞著氫原子手臂。倘若肯再加三碳一氮,輔以精胺合成酶,便可將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫贰?/p>
精胺分子三維結(jié)構(gòu)。
亞精胺不只與精胺結(jié)構(gòu)相關(guān),亦是其前體物質(zhì)。腐胺(其名源于腐肉,同樣存在于精液中)在亞精胺合酶作用下轉(zhuǎn)變成亞精胺,而后又轉(zhuǎn)變成精胺。這些多胺是形成精液氣味的關(guān)鍵所在。春季到來(lái),它們也存在于某些品種樹(shù)木那不可描述的味道里,畫(huà)面太美自行腦補(bǔ)。
早期研究發(fā)現(xiàn)精胺大量存在于人類(lèi)精液中,其含量遠(yuǎn)超人體其他組織中精胺含量。此后,化學(xué)家發(fā)現(xiàn)腐胺、精胺、亞精胺廣泛存在于真核細(xì)胞中。一言蔽之,單從其普遍性來(lái)看,精胺在全身細(xì)胞代謝活動(dòng)中都扮演了重要角色。
對(duì)精胺的早期研究角度各不相同。俄羅斯研究者 Poehl 曾分離出精胺,并聲稱其結(jié)構(gòu)可能具有生理學(xué)的活性。具體來(lái)講,他推測(cè)精胺可以增加血液堿性,并以此增加血液運(yùn)載能力從而提升人體生理能力。雖然后來(lái)證明這個(gè)推測(cè)是錯(cuò)的,但精胺的確具有一定增加活力的作用。
多胺是攜帶氨基的分子,帶有正電,因此遇到帶有負(fù)電的分子時(shí)會(huì)有強(qiáng)烈反應(yīng)。在細(xì)胞里大部分帶負(fù)電的分子恰恰就是 DNA、RNA 、蛋白質(zhì)等。這便意味著,精胺和亞精胺與細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、存活過(guò)程存在密切聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抑制或消耗動(dòng)物細(xì)胞中多胺可致使 RNA 翻譯和胚胎發(fā)生停滯,終止細(xì)胞周期進(jìn)行,抑制細(xì)胞分化。
1992 年12月發(fā)表于PNAS的一篇論文推測(cè):精胺和亞精胺可保護(hù)DNA 免受自由基氧化損傷。雖然此推測(cè)側(cè)重于生育方面意義,但有很多人期待利用這一研究假說(shuō)理解生命的另一端——衰老。
研究發(fā)現(xiàn)機(jī)體組織中多胺水平會(huì)隨年齡增長(zhǎng)趨于下降,但減少的是哪些多胺、與所在器官有多大關(guān)聯(lián)還有待解答。另有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),無(wú)法合成精胺和亞精胺的轉(zhuǎn)基因小鼠皮膚褶皺、缺少毛發(fā),雖然各臟器并無(wú)病理學(xué)異常,但其壽命短于普通小鼠。
另一方面,研究者為酵母、小鼠、人類(lèi)等機(jī)體補(bǔ)充多胺時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)這些機(jī)體中多胺增加,相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞活動(dòng)隨之增加,死亡率隨之降低。2016 年11月發(fā)表于Nature Medicine的研究(Cardioprotection and lifespan extension by the natural polyamine spermidine)提出了三個(gè)有趣的結(jié)論︰其一,作為膳食補(bǔ)充劑的精胺延長(zhǎng)了小鼠壽命,可能對(duì)心血管系統(tǒng)有益;其二,亞精胺可以改善高血壓大鼠的血壓;其三,據(jù)報(bào)告人類(lèi)在食用富含亞精胺食物(如蘑菇、大豆、切達(dá)干酪)后將更有可能降低血壓并減少心血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。
精胺的抗衰老作用機(jī)制至今還不得而知,但除了抗氧化和細(xì)胞代謝正向調(diào)節(jié)外,自噬現(xiàn)象似乎在這之中也起重要作用。自噬是細(xì)胞實(shí)現(xiàn)自身代謝的一項(xiàng)基本過(guò)程。如果細(xì)胞不能及時(shí)清除錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和受損細(xì)胞器,將會(huì)妨礙細(xì)胞自身正常功能。當(dāng)細(xì)胞中控制自噬的基因未能正常表達(dá)時(shí),亞精胺延長(zhǎng)壽命的作用也隨之消失,這進(jìn)一步說(shuō)明自噬與亞精胺作用存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。
互聯(lián)網(wǎng)上售賣(mài)亞精胺的網(wǎng)頁(yè)隨處可見(jiàn),有的作實(shí)驗(yàn)藥品賣(mài),有的作保健品賣(mài)。雖然是否買(mǎi)來(lái)食用是你自己的事情,但需要提醒讀者的是,相關(guān)關(guān)系不等同于因果關(guān)系,而且酵母、果蠅、小鼠不等同于人。該領(lǐng)域以人類(lèi)為研究對(duì)象的研究仍十分缺乏。此外學(xué)術(shù)界對(duì)多胺與癌癥之間相關(guān)性亦有激烈討論,目前尚不了解多胺是否會(huì)誘導(dǎo)癌癥發(fā)生或維持癌細(xì)胞增殖。誠(chéng)然道阻且長(zhǎng),亞精胺用作抗衰老藥的研究數(shù)據(jù)仍相當(dāng)具有價(jià)值,毫無(wú)疑問(wèn)這是之于“生命的意義”新的詮釋。