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17 世紀末,被譽為“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,可能也會驚嘆于精子的不可思議并從此對其視若珍寶。然而在驚嘆于造物主的鬼斧神工之時,他還發(fā)現(xiàn)了樣品中的一種結(jié)晶。1678 年他向英國皇家學會報告了這一發(fā)現(xiàn)。之后兩百年里,先后有幾位科學家相繼獨立發(fā)現(xiàn)這種晶體存在,然而在這段時間里沒有一位科學家對其感興趣,也沒有人意識到其重要價值。
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20 年代,精胺及其相關分子亞精胺的化學結(jié)構(gòu)才為科學家所認識。
精胺與亞精胺的結(jié)構(gòu),和其他多胺并無太大不同:都是鏈狀有機分子,鏈上有多個氨基,作為主要官能團。七個碳原子排成之字形長蛇陣——這是亞精胺,精胺的碳要漲到十個——在陣列的中間和兩端,各有一個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,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鍵所在。春季到來,它們也存在于某些品種樹木那不可描述的味道里,畫面太美自行腦補。
早期研究發(fā)現(xiàn)精胺大量存在于人類精液中,其含量遠超人體其他組織中精胺含量。此后,化學家發(fā)現(xiàn)腐胺、精胺、亞精胺廣泛存在于真核細胞中。一言蔽之,單從其普遍性來看,精胺在全身細胞代謝活動中都扮演了重要角色。
對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)可能具有生理學的活性。具體來講,他推測精胺可以增加血液堿性,并以此增加血液運載能力從而提升人體生理能力。雖然后來證明這個推測是錯的,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,因此遇到帶有負電的分子時會有強烈反應。在細胞里大部分帶負電的分子恰恰就是 DNA、RNA 、蛋白質(zhì)等。這便意味著,精胺和亞精胺與細胞分裂、生長、存活過程存在密切聯(lián)系。實驗發(fā)現(xiàn)抑制或消耗動物細胞中多胺可致使 RNA 翻譯和胚胎發(fā)生停滯,終止細胞周期進行,抑制細胞分化。
1992 年12月發(fā)表于PNAS的一篇論文推測:精胺和亞精胺可保護DNA 免受自由基氧化損傷。雖然此推測側(cè)重于生育方面意義,但有很多人期待利用這一研究假說理解生命的另一端——衰老。
研究發(fā)現(xiàn)機體組織中多胺水平會隨年齡增長趨于下降,但減少的是哪些多胺、與所在器官有多大關聯(lián)還有待解答。另有實驗發(fā)現(xiàn),無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),雖然各臟器并無病理學異常,但其壽命短于普通小鼠。
另一方面,研究者為酵母、小鼠、人類等機體補充多胺時發(fā)現(xiàn),當這些機體中多胺增加,相對應的細胞活動隨之增加,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)提出了三個有趣的結(jié)論︰其一,作為膳食補充劑的精胺延長了小鼠壽命,可能對心血管系統(tǒng)有益;其二,亞精胺可以改善高血壓大鼠的血壓;其三,據(jù)報告人類在食用富含亞精胺食物(如蘑菇、大豆、切達干酪)后將更有可能降低血壓并減少心血管疾病發(fā)病風險。
精胺的抗衰老作用機制至今還不得而知,但除了抗氧化和細胞代謝正向調(diào)節(jié)外,自噬現(xiàn)象似乎在這之中也起重要作用。自噬是細胞實現(xiàn)自身代謝的一項基本過程。如果細胞不能及時清除錯誤折疊的蛋白質(zhì)和受損細胞器,將會妨礙細胞自身正常功能。當細胞中控制自噬的基因未能正常表達時,亞精胺延長壽命的作用也隨之消失,這進一步說明自噬與亞精胺作用存在強關聯(lián)性。
互聯(lián)網(wǎng)上售賣亞精胺的網(wǎng)頁隨處可見,有的作實驗藥品賣,有的作保健品賣。雖然是否買來食用是你自己的事情,但需要提醒讀者的是,相關關系不等同于因果關系,而且酵母、果蠅、小鼠不等同于人。該領域以人類為研究對象的研究仍十分缺乏。此外學術界對多胺與癌癥之間相關性亦有激烈討論,目前尚不了解多胺是否會誘導癌癥發(fā)生或維持癌細胞增殖。誠然道阻且長,亞精胺用作抗衰老藥的研究數(shù)據(jù)仍相當具有價值,毫無疑問這是之于“生命的意義”新的詮釋。