甘油磷脂酰胆碱的制备基应用

2020/10/22 21:04:06

背景及概述[1][2]

L-a-甘油磷脂酰胆碱(L-a-glycerylphosphorylcholine,GPC)又称甘磷酸胆碱,胆碱磷酸甘油酯,甘油卵磷酯,它是磷脂酰胆碱即卵磷脂分子上两个脂肪酰基完全被水解掉的产物,天然存在于人体内的一种水溶性磷脂前体和神经递质,也是一种独特的细胞保护剂,可以支持细胞膜的流动性和完整性。长年的试验研究及临床应用表明 GPC 不仅可以提高人们的记忆力和认知能力,对大脑循环衰退和老年痴呆也具有显著的疗效,故被称为大脑的防衰老营养素。此外,它还可以抵抗肌肉萎缩,保护血管等作用。因此,GPC 在保健和医药行业都具有重要的价值。

制备[1]

从生物体中制备 GPC 一般分成二步,首先需将细胞中的磷脂醇(水)解成 GPC、L-a-甘油磷脂酰乙醇胺(L-a-GPE)、L-a-甘油磷脂酰丝氨酸(L-a-GPS)等,然后再分离、提取、纯化得到 GPC。

1 磷脂的醇(水)解方法

磷脂(卵磷脂)的醇(水)解方法有金属钠、甲醇或乙醇钠、离子交换树脂催化醇解以及非水相或水相中用生物酶解(图2)。

由于单质钠的危险性,用于工业生产存在问题,应用甲醇或乙醇钠催化醇解法制备 GPC,其工艺比较简单,可规模化生产,但 GPC 得率偏低,成本增加。离子交换树脂催化醇解,效果较好,但涉及到离子交换树脂的预处理和再生所带来的环保问题,近年来出现的离子交换树脂电再生技术为该问题的解决开辟了一个方向。酶水解则涉及到酶的制备及其废水、废渣处理带来的问题和生产成本的增加等。

2 GPC 的分离、纯化

分离纯化 GPC 的方法主要有溶剂萃取法、沉淀法、重结晶法和色谱柱层析法等。采用溶剂萃取法(无水乙醇-乙醚 =3 ∶1,v/v)直接从牛胰脏中提取 GPC,这种方法比较原始,处理量也比较小;用氯化汞以汞盐形式沉淀副产物,纯化 GPC,其中过量的汞离子通过 H2S 和 BaCO3 除去,这种纯化方法不能完全将汞离子除去,还残留了未反应的卵磷脂需要添加钙盐沉淀,最后用树脂再去除钙盐。该方法效率较低,过程较复杂,最终得率也较低。

重结晶制备 GPC 纯品需要除去催化剂并且对产品进行重结晶纯化,整个过程比较复杂,成本比较高,不适合商业规模生产,相比之下色谱柱层析法却是一种方便、经济的 GPC 纯化方法。色谱柱层析法,按吸附剂的不同可分为离子交换树脂层析法、硅胶柱层析法和氧化铝柱层析法。

下面重点介绍离子交换树脂层析法。早年的欧洲专利和美国专利等都需使用多种阴、阳离子交换树脂才能达到分离纯化的目的。 2012 年周丽等研究得出采用D113 树脂为主要吸附树脂从粗磷脂的醇解产物中分离出具有成本较低、纯度较高的 GPC。2013 年丁建飞等申请的发明专利也提出了用相应的大孔型弱酸性阳离子交换树脂来分离、纯化天然的 GPC。

临床应用和适应症[1]

GPC 是人体内天然存在的一种水溶性磷脂代谢中间体,也是一种重要的神经递质-乙酰胆碱(acetylcholine)和 PC 的生物合成前体。在体内 GPC 通过对某些激素和神经递质如乙酰胆碱和人生长激素的产生而发挥重要作用,并由此来支持大脑和神经系统的功能。故在人类大脑的神经和精神障碍上有着重要的医学应用。

GPC 最重要的生理功能是它能够穿过血脑屏障,为乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的合成提供胆碱源,乙酰基胆碱可以帮助脑部完成学习、记忆和认识活动并且控制浅睡眠和肌肉活动,进入血脑屏障的 GPC 能够促进磷脂在脑部合成,从而为中枢神经内的信号传递提供更多的磷脂化合物。随着年龄的增长,人体的感知力会逐渐衰退。同时会诱发血管性痴呆、阿尔茨海默病等神经退化病症,但是当体内乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的数量增加后,人脑细胞膜受损情况会得到改善,有助于脑血管的健康,从而改善认知功能和老年性痴呆症状。多项研究证明GPC 在改善心理功能、神经系统观念和记忆力方面起着重要作用。一个有 126 名受试者的多中心、随机、对照研究表明 GPC 能改善行为测试中神经心理学参数。

GPC 通过体外补充即口服或静脉注射,能在小肠和静脉注射的位置被吸收,经过血液循环进入各个器官如大脑、肝脏、肾脏等而起积极的作用,进入肝脏后结合酯蛋白,具有保护肝脏,抵抗高脂蛋白的脂肪渗透,抗高血脂和动脉硬化的作用,还可以改善老年人的认知能力和提高记忆力,治疗阿尔茨海默病和脑神经损伤及保护血管的作用。

不仅如此, 20 世纪 90年代后期,又发现该化合物对新生儿的健康发育,特别对新生儿的大脑发育至关重要。总之,GPC 的化学结构以及相互联系的物理化学特性,保证了它在进入血脑屏障后的生理活性,促进脑部重要物质-磷脂肌醇的形成,它是一种对脑组织非常有益,保证脑组织新陈代谢从而为中枢神经内的信号传递提供更多的磷脂化合物。当增加了体内乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的合成数量,就可使由于年龄增长而导致的人脑细胞膜受损情况得到改善,从而有助于脑血管的健康,改善老年痴呆状况。临床前的药理学试验结果和临床研究都已经证实了 GPC 对大脑的认知和记忆力功能大有益处,尤其是对于因大脑衰退疾病引起的情感和行为障碍的治疗大有帮助。

由于 GPC 是一种提供脑细胞神经细胞高水平胆碱并保护其细胞壁的药物,意大利对脑缺血患者进行了多中心临床试验,在病情发作后每日肌肉注射给药1000 mg,治疗周期为 28 d,结果有效地治疗了急性中风或短暂性脑缺血患者,且副作用低,具有良好的耐受性;依据“胆碱能损伤假说”采用胆碱前体 L-a-甘油磷脂酰胆碱治疗阿尔茨海默病患者,在一项多中心、双盲、随机、安慰剂对照试验中,每天给药 3 次,每次 400 mg,给药 180 d,结果表明 GPC 对于治疗阿尔茨海默病疗效显著;同样用 GPC 对 126 例轻度至中度病情的多发性脑梗死性痴呆患者进行多中心、开放和对照试验,每日肌肉注射 1 000 mg,给药 90 d,结果也表明 GPC 对多发性脑梗死型痴呆有较好的疗效,且阿尔茨海默病和多发性脑梗死性痴呆患者对GPC 也都有较好的耐受性。

主要参考资料

 [1]严希康,钱祥云,丁建飞.L-a-甘油磷脂酰胆碱的研发进展[J].上海医药,2015,36(15):68-72+75.

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