氨基己二酸

氨基己二酸（英文：Aminoadipate， α-氨基己二酸）是一种非蛋白源性的六碳二羧酸氨基酸。它是赖氨酸生物合成和分解代谢途径中的关键中间体，同时作为神经兴奋性毒素和谷氨酸受体拮抗剂在神经科学研究中具有重要地位。

化学结构与性质

1. 化学本质：化学式为 HOOC-(CH₂)₃-CH(NH₂)-COOH，是谷氨酸的碳链延长两个亚甲基后的同系物。

2. 异构体：通常指其α-氨基形式。也存在γ-氨基异构体。

3. 电荷状态：在生理pH下，其两个羧基和氨基均解离，呈两性离子。

生物合成与代谢

1. 作为赖氨酸生物合成的前体（在真菌和某些细菌的α-氨基己二酸途径中）：

   • 这是其核心的代谢作用。由α-酮己二酸经转氨基作用生成α-氨基己二酸，随后经过还原、酰化等步骤最终合成赖氨酸。

2. 作为赖氨酸分解代谢的中间体（在哺乳动物和许多生物的戊二酰辅酶A途径中）：

   • 赖氨酸的分解代谢主要通过酵母氨酸途径，最终生成乙酰辅酶A。α-氨基己二酸是此途径的关键中间体。

3. 代谢途径紊乱：

   • α-氨基己二酸尿症：一种罕见的常染色体隐性遗传病，由α-氨基己二酸半醛脱氢酶缺陷导致。患者尿液中大量排泄AASA、α-氨基己二酸和酵母氨酸。临床表现多样，包括智力障碍、癫痫、共济失调等。

神经生物学作用

1. 神经兴奋性：

   • 氨基己二酸是一种有效的兴奋性神经毒素。当直接注射到脑内特定区域时，可选择性地损伤神经元细胞体，同时相对保留轴突和神经末梢，这一特性使其在神经科学中被用作研究工具。

2. 谷氨酸受体拮抗剂：

   • 氨基己二酸是NMDA受体和某些代谢型谷氨酸受体的竞争性拮抗剂。它通过占据谷氨酸结合位点，阻断受体的正常激活，从而用于研究谷氨酸能突触传递和神经毒性机制。

3. 星形胶质细胞特异性探针：

   • 在体外，氨基己二酸能被星形胶质细胞选择性地摄取，而对神经元的摄取较弱，因此有时被用作研究星形胶质细胞谷氨酸代谢和转运的工具。

分析方法

1. 色谱法：氨基酸分析仪、高效液相色谱（常使用邻苯二甲醛等衍生化试剂）或液相色谱-质谱联用可对其进行定量分析。

2. 临床检测：通过尿液有机酸分析（GC-MS）检测其在遗传代谢病中的异常升高。

应用与研究意义

1. 基础研究：

   • 神经科学：作为化学损毁剂，用于建立选择性神经元损伤模型；作为谷氨酸受体拮抗剂，研究学习记忆、神经退行性疾病的机制。

   • 微生物学与合成生物学：研究赖氨酸生物合成途径，用于改造微生物生产赖氨酸。

2. 临床诊断：尿液中α-氨基己二酸和酵母氨酸的检测是诊断α-氨基己二酸尿症和酵母氨酸尿症的关键依据。

3. 潜在治疗靶点：其分解代谢通路中的酶可能成为干预某些代谢紊乱的潜在靶点。

安全与毒性

• 作为神经毒素，在实验条件下具有明确的神经毒性。在人体内，其异常蓄积（如遗传代谢病）与神经系统损伤相关。

参考文献

1. Benevenga, N. J., & Steele, R. D. (1984). Adverse effects of excessive consumption of amino acids. Annual Review of Nutrition, 4, 157-181.
   （综述了包括赖氨酸代谢物在内的氨基酸过量摄入的不良反应。）

2. Kingsbury, A. E., Foster, O. J., Nisbet, A. P., et al. (1995). Tissue pH as an indicator of mRNA preservation in human post-mortem brain. Molecular Brain Research, 28(2), 311-318.
   （研究中使用了氨基己二酸作为神经毒性损伤剂。）

3. Zhou, Y., & Danbolt, N. C. (2014). GABA and glutamate transporters in brain. Frontiers in Endocrinology, 4, 165.
   （综述中提及了氨基己二酸对星形胶质细胞谷氨酸摄取的抑制作用。）

4. Dancis, J., Hutzler, J., & Cox, R. P. (1979). Familial hyperlysinemia: enzyme studies, diagnostic methods, comments on terminology. American Journal of Human Genetics, 31(3), 290-299.
   （早期关于赖氨酸代谢疾病（涉及氨基己二酸途径）的酶学研究。）

5. Wishart, D. S., et al. (2022). HMDB 5.0: the Human Metabolome Database for 2022. Nucleic Acids Research, 50(D1), D622-D631.
   （人类代谢组数据库中收录了氨基己二酸作为内源性代谢物和疾病标志物的详细信息。）