精胺酸與一氧化氮是20世紀所發現最神奇訊號分子,更是諾貝爾生理醫學奬的傳奇。40歲以後人體一氧化氮生成量逐漸減少,只有出生時40%左右,而65歲後則完全無法生成,因而誕生了可在人體内合成一氧化氮的精胺酸産品。
一氧化氮是一個小氣體分子(NO,分子量是30),帶有15個電子,是有含奇數電子的自由基分子。一氧化氮族有不同價數的氮兄弟,作用也不同,有具麻醉功能的一氧化二氮(N2O)是正一價,NO是正二價,N2O3是正三價,NO2是正四價,氮兄弟也是最著名的空氣污染物,這種棕紅色的毒氣具有十分刺鼻的苦澀氣味,N2O5則是正五價。而一般人印象中含有氧及氮的化合物是主要空氣污染物之一。
污染物變身保健醫藥品
1998 年諾貝爾生理醫學獎卻使得一氧化氮麻雀變鳳凰,當時在美國紐約州立大學的羅伯˙佛契哥德(Robert F. Furchgott)、加州大學洛杉磯分校的路易斯˙伊格納洛(Louis J. Ignarro)以及德州大學休士頓醫學院的費瑞˙穆拉德(Ferid Murad)發現了一氧化氮可使血管擴張而獲獎,一瞬間污染物成保健良品。
由於一氧化氮是氣體,生成一氧化氮的原料就是精胺酸,於是各種精胺酸産品紛紛上市,成為醫療保健産品另類主流。
早在100多年前,醫學界就知道炸藥原料的硝基甘油可治療胸痛和心臟病,但不清楚原因,只推測與信息傳遞(signal transduction)有關,生命的基本是生命信息傳遞,訊號可應答外界環境刺激和調節基因表現、生理反應,才能維持細胞正常代謝,最後反映到決定細胞增殖、生長、分化、衰老和死亡等生命現象。
精胺酸與一氧化氮保健醫療用途大發現
1970年代中期佛契哥德在其紐約市布魯克林實驗室意外發現,能擴張血管的乙醯膽鹼(acetylcholine)竟然可收縮血管,並發現血管收縮是因為在血管處理過程中將血管內皮破壞造成的,當血管內皮完好無損時,乙醯膽鹼只能擴張血管,因而推斷血管內皮細胞可製造一個不明的訊息傳導因子,「內皮衍生鬆弛因子」(EDRF,endothelium-derived relaxing factor),而使血管平滑肌細胞放鬆,造成血管擴張,並發表在 1980 年《自然》期刊(Nature)。
同一時期穆拉德致力於一氧化氮和環鳥嘌呤核苷單磷酸鹽(cGMP)當作訊息轉遞的研究,並曾在1977 年在環核甘酸研究期刊(J Cycl Nucl Res)發表硝基甘油和相關的血管擴張化合物,可釋放一氧化氮而放鬆平滑肌細胞的論文,但那時還不知道一氧化氮和心臟病的不尋常關係,很多人對污染物的一氧化氮可當作訊息轉遞也存疑。
1986年7月,美國明尼蘇達州的一項心血管研討會上,伊格納洛和佛契哥德同時提出這不明的「內皮衍生鬆弛因子」是一氧化氮,這是人類首次發現氣體在生物體內可扮演一個訊息傳遞因子的角色。
1998年,這3人共同獲得諾貝爾生理醫學獎。但當年諾貝爾獎有一顆很大的遺珠,就是孟卡達(Salvador Moncada),因為科學文獻上最先發表「內皮衍生鬆弛因子」是一氧化氮的是英國倫敦大學學院(University College London)的孟卡達,他是在衛爾康研究實驗室(Wellcome Research Laboratories)所做的研究,並發表在1987 年6月11日的自然期刊 (Nature)。
孟卡達確實在一氧化氮的研究有豐富且重要的貢獻,他發現哺乳類生物體內的一氧化氮是由 L-精胺酸(L-arginine)所製造,所以才衍生出日後多種精胺酸與一氧化氮的保健食品來。也由於他在一氧化氮研究的卓越貢獻,曾在1994年被美國國家科學院(National Academy of Sciences)選為外國院士;同時在1994年,和伊格納洛和佛契哥德3人,共同獲得法國的重要大獎——盧梭(Roussel-UCLAF) 獎。
一氧化氮作用原理
人體99.9%的疾病均與一氧化氮有關。人體內凡是有血液的地方,就有一氧化氮存在。一氧化氮是調節血液循環的重要元素,血液循環受阻,會引發人體各種疾病,因此人體的亞健康狀態及各種疾病,很多都與體內一氧化氮的調節有關。
血管內皮細胞受化學物質如乙酰膽鹼或緩激肽(bradykinin)等的刺激,導致細胞膜上的鈣離子通道開放,細胞內鈣離子的濃度升高,通過鈣調蛋白(CaM)激活一氧化氮合酶(NOS,NO synthetase),由左旋精胺酸產生一氧化氮,一氧化氮穿過內皮細胞膜擴散到周圍的平滑肌細胞中,激活鳥苷酸環化酶 (guanylate cyclase),產生環磷酸鳥苷(cGMP,cyclic GMP或3'-5'-cyclic guanosine monophosphate),進而導致平滑肌鬆弛。
此一作用原理也是知名壯陽藥威而鋼同一機轉,因男人陰莖需先行鬆弛才能使血液流入而膨脹,3位諾貝爾獎得主之—的穆拉德較為活躣,不但出書並到處演講, 因而被稱為「一氧化氮之父」、「威而鋼之父」, 一氧化氮也稱為「最迷人的分子」,1992年美國著名《科學》雜誌亦將一氧化氮評為「年度明星分子。
奇蹟分子——左旋精胺酸
左旋精胺酸(L-arginine)是營養醫學界過去以來所發現最具潛力的胺基酸,由於它擁有強大的治癒力,被科學家命名為「奇蹟分子」,1998年諾貝爾醫學獎已證實了左旋精胺酸無與倫比的特質,醫學界已有許多臨床的實驗證據指出,左旋精胺酸可用來治療人體的多種病症如心血管疾病、免疫功能、脂肪細胞增生肥大病變、基因生長缺陷、高血壓、性功能障礙、老化。
美國哥倫比亞大學研究指出左旋精胺酸是心血管系統的「神奇子彈」該大學的研究員收集了超過10,000篇左旋精胺酸的文獻來闡述胺基酸的益處,此彙整文獻已成為現今該大學內科及外科學生的教材稱為「最迷人的分子」,1992年美國著名《科學》雜誌亦將一氧化氮評為「年度明星分子」。
諾貝爾醫學獎得主對一氧化氮的研究塑造了醫藥界新的里程碑,同時也說明了一氧化氮對生命的重要性,而左旋精胺酸便是體內轉換成一氧化氮的主要來源。
左旋精胺酸已知在醫療保健上的功能有:
- 降低罹患心血管疾病的風險。
- 降低體脂肪。
- 促進脂肪燃燒。
- 增強免疫功能。
- 天然的威而剛與威而柔。
- 建造肌肉組織。
- 增加骨密度。
- 減少傷口癒合的時間,尤其是骨骼。
- 具有抗氧化劑的特性。
- 增強體力。
- 降低血壓。
- 減少心臟病、中風、高膽固醇的風險。
- 減少動脈栓塞。
- 增強性功能。
精胺酸與一氧化氮産品
40歲以後人體一氧化氮生成量逐漸減少,只有出生時40%左右,而65歲後則完全無法生成,因而誕生了可在人體内合成一氧化氮的精胺酸産品。
第一代生成一氧化氮産品是純精胺酸,但為了讓左旋精胺酸能發揮最大效益,製作過程中必須小心的處理。如果只是單純的左旋精胺酸型式,攝食後首先它會進入胃,再流經腸道,而後進入腸黏膜吸收,左旋精胺酸分子就像是盲目的胺基酸,必須要有載體的協助或改變分子型態,才有辦法到達正確的作用部位,否則無法通過血腦障壁(blood brain barrier),亦無法促使抗老化荷爾蒙分泌, 因此出現了第二代不同配方産品。
由於人體生成一氧化氮牽涉複雜生化反應,所以目前也出現來自各種天然植物、含多種酵素、由不同管道,生一氧化氮的新産品,配方包括甜菜根、瓜胺酸、芹菜汁、石榴萃取物、五味子萃取物、山渣萃取物以及松樹皮萃取物等。