磷酸肌酸鈉酶促合成法的優(yōu)勢(shì)探討

1、磷酸肌酸鈉酶促合成法的優(yōu)勢(shì)探討世界中西醫(yī)結(jié)合雜志2008年第3卷第4期w.rldJournalofIntegratedTraditionalandWesternMedicine2008,Vo1.3,No.4233”磷酸肌酸鈉酶促合成法的優(yōu)勢(shì)探討陳妍.陳月2王晶哲,魏玲,范國(guó)良【關(guān)鍵詞】磷酸肌酸鈉;酶促合成法;優(yōu)勢(shì)【中圖分類(lèi)號(hào)】R446【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1673-6613(2008)04023302磷酸肌酸是存在于脊椎動(dòng)物體內(nèi)的一種小分子生物活性物質(zhì),主要存在于心,腦,腎,視網(wǎng)膜,精細(xì)胞和神經(jīng)末梢等高耗能細(xì)胞中,在細(xì)胞的能量代謝中發(fā)揮重要作用,既是能量最直接的供給物,又是能量在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)

2、移的載體.磷酸肌酸于1927年被發(fā)現(xiàn),但對(duì)它生理功能的了解卻花了約5O年時(shí)間.在多年的深入研究后.人們才了解到這一藥物的許多生理功能:首先它是高耗能細(xì)胞胞內(nèi)ATP濃度恒定的”緩沖劑”.高耗能細(xì)胞是指肌肉,心肌,腦,視網(wǎng)膜,腎和精子等器官或細(xì)胞.這些器官或細(xì)胞的共同特點(diǎn)是,在生命活動(dòng)過(guò)程中需消耗大量ATP,所耗ATP的補(bǔ)充要靠胞內(nèi)的磷酸肌酸來(lái)轉(zhuǎn)化.其次它是這些細(xì)胞的能量從產(chǎn)生部位向消耗部位轉(zhuǎn)移的載體.高耗能細(xì)胞的線(xiàn)粒體肌酸激酶通過(guò)與腺苷酸轉(zhuǎn)移酶(ANT)的耦聯(lián)作用,將線(xiàn)粒體間質(zhì)產(chǎn)生的ATP轉(zhuǎn)化生成磷酸肌酸,在胞漿肌酸激酶的催化下,磷酸肌酸將來(lái)自ATP的高能磷酸基團(tuán)最終轉(zhuǎn)移到耗能部位(如肌纖維和離

3、子泵),使那里的ATP酶降解產(chǎn)物ADP得以重新磷酸化.磷酸肌酸在ATP高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移過(guò)程中起著載體的作用.近年研究表明,俄國(guó),意大利,英國(guó)及瑞典的心臟內(nèi),外科中心對(duì)該藥進(jìn)行了多次研究及臨床應(yīng)用,我國(guó)在心臟手術(shù)中使用外源性CP也取得了良好的效果.通過(guò)近二十年對(duì)磷酸肌酸的藥理和臨床研究,確立了磷酸肌酸具有穩(wěn)定和保護(hù)細(xì)胞膜的作用,并通過(guò)臨床實(shí)踐進(jìn)一步證實(shí)了磷酸肌酸在保護(hù)心肌抵抗缺血缺氧損傷過(guò)程中的藥用價(jià)值,隨著治療水平和生活水平的不斷提高,代謝性心肌保護(hù)治療已成為最前沿的治療手段.同時(shí).由于缺血缺氧對(duì)機(jī)體各個(gè)器官造成損傷的機(jī)理相同,故磷酸肌酸還可以被用于保護(hù)和治療腦,腎臟等重要臟器的缺血損傷.目

4、前磷酸肌酸鈉作為一種重要的心肌保護(hù)劑在國(guó)內(nèi)外臨床上已被廣泛使用,不僅高效而且低毒,其醫(yī)療價(jià)值居同類(lèi)藥物之首3_.用以治療心力衰竭,心肌梗死以及減輕心臟手術(shù)過(guò)程中的心肌細(xì)胞損傷,市場(chǎng)需求潛力巨大.目前國(guó)內(nèi)已有數(shù)家制藥企業(yè)能夠較大規(guī)模合成磷酸肌酸鈉,并且有企業(yè)率先采用了國(guó)際推崇的環(huán)保綠色合成方法酶促合成法合成磷酸肌酸鈉.磷酸肌酸鈉由傳統(tǒng)化學(xué)合成向酶促合成法的轉(zhuǎn)變滿(mǎn)足了我國(guó)經(jīng)濟(jì),環(huán)境和社會(huì)進(jìn)步的需求,將有利于我國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益.1傳統(tǒng)合成方法的不足目前磷酸肌酸鈉在國(guó)際上大都是采用化學(xué)方法合成;而在我國(guó),大規(guī)模生產(chǎn)磷酸肌酸主要有兩種合成方法,一種是傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法,另一種是酶促

5、合成法.傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)合成方法比較重視反應(yīng)產(chǎn)物的收率,而較多地忽略了副產(chǎn)物或者廢棄物的生成4.磷酸肌酸鈉的化學(xué)合成方法起始原料一般都是采用化工原料三氯氧磷,肌酸和氯化鋇.磷?；杉×姿徜^,然后用硫酸調(diào)節(jié)pH轉(zhuǎn)化成硫酸鋇沉淀除鋇,再上樹(shù)脂柱除雜質(zhì)精制,加入乙醇析出磷酸肌酸二鈉鹽結(jié)晶.磷酸肌酸鈉傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法反應(yīng)過(guò)程激烈,反應(yīng)條件不容易控制,生成產(chǎn)物成分復(fù)雜,產(chǎn)率也低.反應(yīng)中需使用大量酸堿化學(xué)試劑,起始原料三氯氧磷具有極強(qiáng)的刺激性和腐蝕性,合成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多氯化氫氣體,大量的三廢對(duì)環(huán)境造成了極大的污染.而對(duì)于三廢的處理亦給企業(yè)造成了極大的技術(shù)負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān).1990年以來(lái),隨著環(huán)境意識(shí)的提

6、高.許多國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)酶促合成法新技術(shù)的研究,目前磷酸肌酸鈉的酶促合成法已經(jīng)率先在我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)【基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.30600743作者單位1.吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,苦林長(zhǎng)春13oo:2.吉林大2酶1足合成法的特點(diǎn)學(xué)藥學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130000;3.長(zhǎng)春英聯(lián)生物技術(shù) .吉林長(zhǎng)春13000020世紀(jì)90年代初,很多有遠(yuǎn)見(jiàn)的化學(xué)家提出了綠:!墮墮笙雜志2008年第3卷第4期W.rldJournal.fIntegratedTraditi.na1andWestemMedicine2008,V.1.3,N.4色合成的概念,即通過(guò)研究和改進(jìn)化學(xué)合成過(guò)程及相應(yīng)的工藝技術(shù),從根本上降低

7、以至消除副產(chǎn)品或廢棄物的生成,從而達(dá)到保護(hù)和改善環(huán)境的目的.著名化學(xué)家ChiHueyWong以在酶促反應(yīng)所取得的引人矚目的創(chuàng)新性成就獲得了2000年美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng).酶學(xué)研究為生物制藥開(kāi)辟了更廣泛的領(lǐng)域,這均來(lái)自酶促反應(yīng)所擁有的其他化學(xué)方法所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn):高度選擇性,區(qū)域選擇性,化學(xué)選擇性.將酶作為工具在分子水平上對(duì)生物大分子進(jìn)行定向的切割和連接.具有催化專(zhuān)一性強(qiáng),反應(yīng)條件溫和,轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn),因此相關(guān)的酶促合成方法的研究備受關(guān)注.利用磷酸肌酸鈉酶促合成法能夠顯著提高合成效率,減少三廢的排放,克服了傳統(tǒng)磷酸肌酸鈉合成方法的不足,是實(shí)現(xiàn)綠色合成的有效方法.3磷酸肌酸鈉的酶促合成原

8、理磷酸肌酸的酶促合成原理是基于人體內(nèi)存在這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡.也稱(chēng)為L(zhǎng)ohmann反應(yīng)7:三磷酸腺苷(ATP)與肌酸在肌酸激酶的作用下生成磷酸肌酸和二磷酸腺苷,這是一個(gè)可逆反應(yīng).人體的各種組織細(xì)胞中,含有一定數(shù)量的ATP,當(dāng)細(xì)胞中的ATP濃度過(guò)高時(shí),ATP可以將蘊(yùn)藏著大量化學(xué)能量的高能磷酸鍵中的能量轉(zhuǎn)移給肌酸生成磷酸肌酸,ATP就轉(zhuǎn)變成二磷酸腺苷(簡(jiǎn)稱(chēng)ADP).當(dāng)細(xì)胞中的ATP由于消耗而濃度過(guò)低時(shí),磷酸肌酸可以將能量轉(zhuǎn)移給ADP而生成ATP.這樣,細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度便能保持在較為恒定的水平.由于磷酸肌酸是ATP一肌酸磷酸轉(zhuǎn)移酶(肌酸激酶)反應(yīng)正方向的產(chǎn)物.可以用酶促合成法來(lái)制備.4磷酸肌酸鈉的酶促

9、合成法中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所生物大分子實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年研究實(shí)踐,摸索出磷酸肌酸鈉酶促合成法的工藝路線(xiàn),作為國(guó)家重點(diǎn)創(chuàng)新項(xiàng)目并獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(發(fā)明專(zhuān)利號(hào):ZL02129203.5),由長(zhǎng)春英聯(lián)生物技術(shù) 將該研究成果成功轉(zhuǎn)化應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn).目前酶促合成法的磷酸肌酸鈉產(chǎn)品已投向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng).廣泛應(yīng)用于臨床.內(nèi)源性磷酸肌酸其生物合成始于腎臟,是由甘氨酸和精氨酸合成胍基乙酸,然后在肝臟內(nèi)甲基化成肌酸,最后在各個(gè)組織被磷酸化而形成磷酸肌酸.磷酸肌酸鈉酶促合成法是以動(dòng)物肌肉為起始原料:制備肌酸激酶制劑;配制反應(yīng)物溶液;將反應(yīng)物溶液在15C-45C保溫;加酶進(jìn)行酶促合成反應(yīng):磷酸肌酸的分離純化.本發(fā)明利用

10、從動(dòng)物肌肉提取的肌酸激酶.以三磷酸腺苷和肌酸在最適酶反應(yīng)條件下生產(chǎn)磷酸肌酸.上述反應(yīng)的酸堿度控制在pH7.51O,反應(yīng)溫度控制在1545,反應(yīng)時(shí)間為1.53h,收率可達(dá)80%.在酶促合成過(guò)程中,反應(yīng)體系因?yàn)橹缓幸环N生成磷酸肌酸的酶,因此很容易控制酶反應(yīng)條件.保證了磷酸肌酸的產(chǎn)率.另外,由于反應(yīng)過(guò)程中使用的肌酸激酶純度高,用量少,從而極大的避免了雜蛋白混入產(chǎn)品的可能性,提高了產(chǎn)品的純度.5磷酸肌酸鈉酶促合成法的優(yōu)勢(shì)由于磷酸肌酸是人體內(nèi)自有的活性物質(zhì),因此外源性磷酸肌酸具有安全,高效低毒特點(diǎn).而酶促合成法的磷酸肌酸則完全模擬了人體內(nèi)磷酸肌酸的合成過(guò)程,完全避免了化學(xué)合成過(guò)程中帶來(lái)的各種有害中間體

11、的殘留,因此產(chǎn)品更具親和性和安全性.酶促合成法可操作性強(qiáng),無(wú)污染.而酶促反應(yīng)的專(zhuān)一性,易控性能夠確保產(chǎn)品的高純度和高產(chǎn)率,與傳統(tǒng)合成方法相比在規(guī)?；笊a(chǎn)方面有著更為顯著的優(yōu)勢(shì),符合人們對(duì)現(xiàn)代藥物合成的高效環(huán)保的需求,值得廣泛推廣應(yīng)用參考文獻(xiàn)1侯立向.一種心肌保護(hù)劑:磷酸肌酸J.生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,2003,30(2):324.2王景輝,李夢(mèng)青,劉桂敏,等.磷酸肌酸的應(yīng)用研究J.天津藥學(xué),2004,16(1):6062.3MARTINDALE.TheExtraPharmacopoeiaLedM.London:RoyalPharmaceuticalSociety.1996:l0241025.f4鄧立新.藥物的傳統(tǒng)合成與綠色合成的原子經(jīng)濟(jì)性比較J.化學(xué)教學(xué),2005(11):2224.51趙春山.磷酸肌酸鈉的合成研究J.哈爾濱理T大學(xué),2004,9(4):1