營養學/葉酸

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5.10.1　結構與性質

葉酸亦稱蝶酰谷氨酸，他的結構式如圖5-30。為黃色結晶，不溶于冷水，但其鈉鹽很容易溶解。在PH4以下被分解為其組成物：蝶啶（pteridine）、對氨基苯甲酸及谷氨酸。在PH5以上比較穩定。他不存在于自然界中也無生物活性；但為具有生物活性的葉酸鹽（floate）的前體。從病毒到人都需要葉酸鹽，它是-碳化合物轉移的中間體。將葉酸鹽必須有下列三點：①將吡嗪環還原為二氫及四氫葉酸兩種形式。二氫葉酸（dihydro　 folate,fh₂）在哺乳類動物中組織中的二氫葉酸還原酶作用，在NADPH參與下，還原為四氫葉酸（teetahydrofolate,THFP）；②將谷氨酸的數目增多，可增到7個；③在N⁵或N¹⁰處聯結1-C基團。有些葉酸鹽類似物如氨基蝶呤、氨甲蝶呤等能與二氫葉還原酶發生不可逆的結合，阻止了四氫葉酸的生成，從而抑制了1-C基團的轉移。

葉酸和四氫葉酸的結構式

圖5-30　葉酸和四氫葉酸的結構式

5.10.2　代謝

食物中葉酸鹽為谷氨酸結合型者，在消化道內被上皮細胞溶酶體結合分解成單谷氨酸，再還原至THFA，才被小腸吸收。在血及組織液中主要為N⁵-甲基THFA。在細胞內者以多谷氨酸形式貯存。體內儲存約5～10mg，其中一半儲存于肝內，但通過細胞壁運輸時，被血漿或組織中結合酶所分解。血清中有兩種葉酸鹽結合蛋白，一種結合量大但親和性較小；另一種結合最小但親和性大。前者為白蛋白，后者為β-球蛋白。血清中結合蛋白對氧化型葉酸鹽（FH₂）的親和力較還原型者（THFA）要大，可能由于把氧化型的運輸至肝內加以還原。血清中葉酸鹽含量男女成人兒童之間無區別，但孕婦中結合能力增加，血清葉酸鹽含量較高。新生兒的血清結合能力高，血清及紅細胞中葉酸鹽水平都是最高的。

體內的葉酸鹽與細胞中蛋白結合，或在細胞膜上，或在細胞內。

（1）細胞膜上結合蛋白小腸上皮細胞膜，脈絡膜，肝、腎細胞膜上都有這種蛋白。腎中結合蛋白可能與腎小管葉酸再吸收有關。腹腔注射［³H］葉酸鹽后0.5h，放射性在核及微粒體膜上，但稍長時間后，大多數葉酸鹽與細胞漿及線粒體的蛋白相結合，葉酸鹽為還原型及含多谷氨酸，這個現象說明葉酸首先與質膜上的蛋白相結合，而進入到細胞內。

在腦脈絡叢的質膜中，也有可以與葉酸結合的蛋白。他與N⁵-甲基THFA）與蛋白相結合。在肝中也有結合蛋白，主要在肝的線粒體及胞漿部分。胞漿部分的蛋白用交鏈葡萄聚糖膠G-150柱層析法分成三部分，即FBP-CⅠ、FBP-DⅡ及FBP-CⅢ。線粒體部為MFBP。結合的葉酸為多谷氨酸者的，未結合者為單谷氨酸者。FBP-CⅡ部分在肝中最多，其次為腎。葉酸鹽供應不足時，其蛋白量不減，未結合之葉酸鹽減少較多，結合者減少較少。MFBP，進一步用DEAE-纖維素層析法可分成二部分：一部分與2甲基甘氨酸脫氫酶相結合；另一部分與四基甘氨酸脫氫酶相結合。但是否參與這些酶的反應，尚待進一步探討。

葉酸鹽在尿中及膽汁中排出。排出物在尿中主要為乙酰氨基苯甲酰谷氨酸（Acetamidcbenzoyglutamicacid）,但也觀察到注射標記的葉酸鹽后，大部分放射活力從膽汁中由不具有生物活性的物質排出，其性質尚不明了。

5.10.3　生理功用

THFA可攜1C基團，他是1C基團轉移的中間物。

（1）絲氨酸與甘氨酸的轉變　絲氨酸通過轉羥甲基酶作用，將β碳原子轉移至THFA上，并脫去一分子水，形成亞甲基THFA及甘氨酸，這個反應為可逆的，也可由甘氨酸合成絲氨酸。

（2）組氨酸中間代謝上的作用　組氨酸中間代謝產物N-亞氨甲基谷氨酸與THFA作用，生成N⁵-亞氨甲THFA及谷氨酸。

（3）高半胱氨酸與N⁵-甲基THFA作用合成蛋氨酸及THFA，在此反應中需要維生素B₁₂參加，先將N⁵-甲基THFA高半胱氨酸轉移酶上，然后再轉移到高半胱氨酸上合成蛋氨酸，同時將N⁵甲基THFA變成了THFA。

（14）嘌呤的合成　從5-磷酸核糖焦磷酸起始，經過一系列酶促反應生成嘌呤核苷酸，其中有些步驟需要THFA衍生物將1-C基團轉移，即嘌呤的2，8位C來源于THFA衍生物所攜帶的1-C基團。

（5）胸腺嘧啶核苷酸的合成　胸腺嘧啶核酸由尿嘧啶核苷酸，通過胸腺嘧啶核苷酸合成酶（thymidytesynthetase）作用，以維生素⁵^，¹⁰亞甲基THFA為甲基供體轉變而來。這個反應中所生成的FH₂，為FH₂還原酶催化，由NADPH供給氫，還原為THFA。

葉酸鹽的缺乏導致巨紅細胞性貧血，這種形態上的改變，可能由于葉酸鹽缺乏影響核酸代謝，尤其是對胸腺嘧啶合成的影響所致。胸腺核苷酸為DNA合成的關鍵。細胞中有胸腺嘧啶激酶，可使細胞攝入已形成的胸腺嘧啶。這一途徑對重新利用細胞破壞后分解出來的胸腺嘧啶提供可能性，但為胸腺嘧啶核苷酸的合成所抑制。若將脫氧尿嘧啶加入到正常骨髓細胞培養基中，由于可以合成胸腺嘧啶，因而抑制了已有的胸腺嘧啶納到DNA。巨紅細胞性貧血病人不能由尿嘧啶合成胸腺嘧啶，因此，不能抑制已有的有胸腺嘧啶的納入。這個試驗說明了正常人的骨髓細胞功能與患者不同，以及葉酸鹽缺乏所導致的巨紅細胞貧血的可能發病機理。

5.10.4　來源

葉酸鹽在自然界廣泛存在，動物物中都有。肝、腎、綠葉蔬菜、土豆、麥麩等含量豐富，但在自然界中為多谷氨結合型者。在烹調中及暴露于空氣及光中易被破壞。在長時間烹調或作罐頭的過程中，可破壞50～95%。牛乳可用巴氏消毒法毒后，含量約為168.9nmol/L,但煮沸1min，損失2/3。加入維生素C鈉鹽可以預防破壞，亦有利于葉酸的還原。

5.10.5　需要量

葉酸趙最低需要量為50μg，嬰兒50μg，1～3歲μg、4～6歲μg，7～10歲μg、孕婦800μg。FAO/WHO提出供應量為：成人200μg（完全吸收情況下）、嬰兒50μg、兒童100μg、孕婦400μg、乳母6～8倍。出生時紅細胞中葉酸衍生物濃度最高，早產嬰兒沒有正常新生兒高。在懷孕最后幾周內及哺乳期從母體運輸至胎兒的量增多，乳中也有葉酸鹽結合蛋白，有利于葉酸鹽從母親血液中輸入至乳中，在乳中葉酸鹽與蛋白結合，使其不易為腸道細菌所利用，便于嬰兒吸收。所以妊娠末期，乳母需要量增加，生長期兒童及青春期葉酸需要量都增加。

由于葉酸供應不足，妊娠末期產娠早期易有巨紅細胞型貧血。某些藥物及葉酸類似物如抗癌藥4-氨基-N¹⁰-甲基-葉酸（methotrexate,MTX）及抗瘧藥2，4-二氨基-5-（氯苯基）-6-乙基嘧啶（pyrimethamine）,都對葉酸鹽有拮抗作用。美國禁止使用大劑量葉酸，不得超過400μg。由于他雖可以治療維生素B₁₂的神經疾患，為了避免大量葉酸可以掩蓋維生素B₁₂之不足，所以不主張用大量的葉酸。