磷酸肌酸的药理作用是什么

概述【1】

磷酸肌酸是人体内源性的高能化合物，通过“肌酸穿梭”机制完成线粒体氧化磷酸化成三磷酸腺苷（ATP），作为能量缓冲剂和细胞内的能量载体，可为细胞提供大量能量储备，维持机体正常的能量代谢。在外周组织中，肌酸在肌酸激酶（CK）的作用下磷酸化形成磷酸肌酸。研究发现，磷酸肌酸主要蓄积在心脏、骨骼肌、脑及肾脏，这种独特的药物代谢动力学使其能够对心肌、骨骼肌、脑及肾脏发挥明显的保护作用。在病理情况下（缺血缺氧），能量产生受阻，磷酸肌酸迅速将其磷酸键转移至二磷酸腺苷（ADP），防止或延迟ATP的耗尽。

理化性质【2】

磷酸肌酸二钠盐可在乙醇水溶液中结晶，其晶形为含六分子结晶水的六边形结晶体，在真空干燥操作下，该结晶体转变为含四分子结晶水的针状结晶体。该晶体水溶性好，稳定，在 4℃干燥状态下放置一年无分解现象。

药理作用【3】

在代谢窘迫时,磷酸肌酸比ATP消耗的更快更明显。心肌首先使用CP内含的所有能量，然后是ATP的能量,最后是ADP的能量。此后,AMP就发生不可逆的破坏过程,在5`一核苷酸酶的竹用下变成腺嘌呤,这时腺嘌呤即离开细胞,使用外源性CP在10mmol的浓度时即可抑制5`一核苷酸酶的活性。使腺嘌呤以AMP的形式存在。由于腺苷酸激酶的反应具有可逆性,故ADP和ATP还可形成,使可用的能量得以补充。另外,外源性CP具有对抗ADP对磷酸核糖焦磷酸合成酶抑制作用的能力,在这种抑制作用去除后,CP增加了腺嘌呤核苷酸的新合成。外源性CP在缺血时,有保护细胞结构的作用。通过抑制磷脂酶,对肌纤维膜起到了稳定作用,同时也稳定了缺血心肌细胞的生理学状态。CP还可保护机体免疫自由基过氧化损害,起到了对膜的稳定作用。

制备方法【2】

1.碱性POCl3法

① 酸与POCl3混合于低温碱性溶液中进行反应；

②反应完成后在0℃下过滤，除去磷酸钠沉淀；

③滤过液用盐酸调节至微碱性，在室温下真空浓缩，过滤除去肌酸；

④再加入MgCl2和NH3?H2O，过滤除去剩余的无机磷；

⑤滤过液加入CaCl2和3倍量的乙醇，将磷酸肌酸钙以及部分NaCl沉淀；

⑥重结晶后得到最终纯品。

2.碱性POCl3改进办法

①肌酸、氧氯化磷与氢氧化钠在低温下（-10℃）冰浴反应；

②反应完成后真空过滤，滤渣用冰水冲洗后，合并滤过液和洗涤液，以乙醇沉淀并过滤除去沉淀；

③滤过液加入溴化钡与乙醇，沉淀用乙醇与乙醚洗涤后真空干燥；

④所得磷酸肌酸钡盐用硫酸钠溶液沉淀钡离子，滤液中加入乙醇沉淀得到磷酸肌酸钠。

图1为合成磷酸肌酸的一种反应式

应用

1.磷酸肌酸在心脏疾病中的临床应用

磷酸肌酸主要通过以下三重作用保护心肌。首先通过直接供能缓解细胞能量代谢障碍。基础研究表明，磷酸肌酸是心肌细胞能量传递网中基本的代谢产物。在缺血、缺氧和中毒性心肌病中，早期少量ATP减少发生在大量磷酸肌酸减少之前，即先消耗磷酸肌酸来维持ATP浓度，在应激状态下（如缺血缺氧），心肌细胞对外源性磷酸肌酸的摄取增强，因此，外源性磷酸肌酸可以弥补缺血缺氧状态下心肌能量的不足。其次，磷酸肌酸还能通过保护细胞膜来维持心肌细胞结构的完整性。磷酸肌酸通过与磷脂相互作用，影响细胞膜的性质并发挥膜保护作用。随着高能磷酸盐的耗竭，细胞膜结构逐渐被破坏并引起不可逆的细胞损伤。第三，磷酸肌酸的抗氧化作用可以减轻细胞过氧化损伤。自由基形成可能是造成缺血再灌注损伤的重要触发因子，磷酸肌酸通过维持缺血期间能量供应，清除自由基，从而提高心脏再灌注心肌细胞的抗氧化能力。

（1）在心脏手术中的应用
心脏手术过程中，由于心肌细胞能量代谢太高而不能维持细胞完整性和机械活动，心肌长时间不能维持动态状态，导致心肌缺血，进而诱发缺血再灌注损伤，因此，心脏手术的一个关键部分是心肌保护。心脏手术时，把磷酸肌酸加入心脏停搏液中，能有效保护心肌，改善缺血状态下的心肌能量代谢异常，并有利于术后心肌功能的恢复。

（2）在心力衰竭疾病中的应用

心力衰竭往往伴随着“能量耗竭”的情况，具有较高的致命性、致残性，严重影响患者的生活质量。心肌缺血致心肌能量代谢异常是引起心衰的重要原因，因此，改善心肌能量代谢是治疗心衰的一种方法。迄今有关心力衰竭治疗的措施均表明，增加心肌耗能的药物都不利于心衰患者的预后，减少心肌耗能药物或补充外源性心肌可利用能量，则有利于改善患者的症状和心功能。研究发现心衰患者中，心肌CP/ATP比值均低于正常人，且与心衰程度呈正比，而应用外源性磷酸肌酸治疗后，该比值及心衰患者的心脏状态明显得到提高与改善，因此建议细胞高能磷酸水平的补充和储备可作为心衰治疗的一个途径。一项磷酸肌酸对心肌保护的荟萃分析显示，磷酸肌酸治疗组能增加心脏手术及慢性心力衰竭患者的左室射血分数（LVEF）（P＝0.005）、降低心脏手术和冠心病患者的CK-MB（P＜0.001）、降低心脏手术患者的肌钙蛋白I（TnI）（P＜0.001）方面优于对照组，磷酸肌酸治疗组还能显著降低心脏手术患者主要心律失常的发生率（P＜0.001）、减少其正性肌力药物的使用（P＜0.001），同时能提高心肺转流术后心脏功能的恢复水平（P＜0.001）。

（3）在心肌梗死中的应用

急性心肌梗死是由各种原因造成冠状动脉突然阻塞而引起的心肌严重缺血和坏死。实验研究表明，外源性磷酸肌酸可通过减小缺血心肌的面积和降低其严重程度保护缺血心肌。对于急性心肌缺血，补充外源性磷酸肌酸能够减少心肌酶的释放，降低心肌梗死面积，降低室性心律失常，防止心室扩张，改善心室重构，从而显著改善心脏功能。

（4）在病毒性心肌炎中的应用

病毒感染心肌致其损伤，进而触发人体的免疫应答，诱发心肌炎，严重者可引起心律失常、心源性休克、扩张型心肌病、心肌组织坏死等。目前临床治疗主要是保护心肌细胞，增强心肌代谢和营养心肌细胞，抗病毒、抗休克、抗心律失常、纠正心力衰竭的综合治疗。

2.磷酸肌酸在脑部疾病中的应用

脑组织需要高ATP转换以维持基本功能，占体内日常能量需求的20%，而其固有的能量储存有限，且其发挥作用主要依赖于有氧葡萄糖代谢，因此，容易受到缺血性损伤的影响。在细胞内，肌酸可逆地磷酸化成磷酸肌酸，并处于不断的平衡状态。肌酸及其磷酸化衍生物磷酸肌酸在一定程度上能够缓解这种缺血缺氧的损伤，从而减轻脑部的形态学损伤和神经元凋亡，体外实验发现，给予外源性肌酸，通过能量转换，防止ATP耗尽，能有效地保护缺血缺氧细胞。

3.磷酸肌酸在胎儿宫内窘迫中的应用

胎儿宫内窘迫是胎儿在宫内缺氧和酸中毒引起的一种危急病理状态，其中三分之二可引起新生儿窒息。新生儿窒息具有较高的死亡率，幸存的婴儿常出现脑、心、肝、肾等多器官功能的损伤。调查研究显示，短期和长期应用磷酸肌酸钠对相关疾病进行治疗是安全的，但在孕妇中的应用尚未得到充分的评估，目前大多还处于动物实验阶段。近期的动物实验表明，孕期在母亲的饮食中补充肌酸，能使胎儿的大脑、肾和隔膜免受缺氧损伤的影响。宫内缺氧情况下，产妇体内出现氧化应激现象，产生大量的自由基，磷酸肌酸的抗氧化作用可保护胎儿使其免受氧化应激的影响。磷酸肌酸用于围生期胎儿宫内缺氧的作用机制可能是：磷酸肌酸首先通过主动运输的方式积聚在胎盘，然后异化扩散顺浓度差进入胎儿循环。

4.在其他疾病方面的应用

过敏性紫癜（HSP）是以坏死性小血管炎为主要病理改变的系统性血管炎，多发于青少年，常累及肾脏，引起紫癜性肾炎（HSPN）。临床研究报道，磷酸肌酸组能明显降低HSPN患者的尿肾损伤分子1（KIM-1）水平，从而改善HSPN患者早期肾缺血缺氧状态，且所有治疗者均未出现不良反应。补充外源性磷酸肌酸可在缺氧条件下，通过增加氧气利用率并改善组织氧含量来保护肾小管上皮细胞，进而预防HSPN患者的早期肾损害。

骨科手术经常会用到止血带，以达到减少出血及改善手术视野的目的，但是使用止血带可能会诱发一系列的免疫应激反应，通过血液中炎性因子及氧化指标的变化，引起下肢骨骼肌发生缺血再灌注损伤，并引起炎性因子的释放。

主要参考资料

[1]李小娜.磷酸肌酸临床应用研究进展[J].中南药学,2018,16(06):803-806.