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在哺乳動(dòng)物中,甲酸可以來自不同的飲食。小鼠腹腔注射[3-13C]-L-絲氨酸并定量測(cè)定血漿絲氨酸和甲酸,結(jié)果顯示絲氨酸分解代謝的甲酸占小鼠體內(nèi)總甲酸的50%左右[ 21]。腸道中的厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)生的甲酸約占剩余的50%。在小鼠腸腔甲酸濃度在毫摩爾水平,在無菌小鼠中降至微摩爾水平[8]。腸道中的甲酸可進(jìn)入血液循環(huán)被利用。
腸道微生物組代謝的另一種副產(chǎn)物是甲醇,甲醇可以在肝臟中代謝成甲醛,進(jìn)一步生成甲酸[27]。果膠是水果的天然成分,被腸道微生物組降解為甲醇。人每天食用1kg蘋果或10-15g果膠能產(chǎn)生0.4-1.4g甲醇,處于甲醇內(nèi)生總量的范圍內(nèi)(0.3-0.6g/d)[67]。食用200克大白菜(Brassica rapa pekinensis)可使血漿甲醇濃度從168mM增加到225mM [68]。飲酒也是甲醇的重要來源。人體內(nèi)每天甲醇的產(chǎn)量相當(dāng)于飲用0.3升40%白蘭地[67]。但是,乙醇會(huì)抑制甲醇代謝成甲酸(如下所述)。因此,因?yàn)轱嬘酶邼舛染凭嬃纤e累的甲醇有可能通過尿液清除。
甘氨酸裂解,膽堿分解代謝,色氨酸分解代謝,膽固醇合成和甾醇合成是哺乳動(dòng)物甲酸生產(chǎn)的潛在來源。但是,我們對(duì)它們對(duì)全身甲酸生產(chǎn)的凈貢獻(xiàn)知之甚少。通過一些文獻(xiàn)報(bào)告可以獲得一些估計(jì)。在大鼠中,肝臟中膽固醇的合成速率約為600nmol/g組織/h[40]。由于膽固醇的合成中釋放一個(gè)甲酸分子,并且大鼠肝臟約占大鼠體重的2%,因此與肝臟膽固醇合成有關(guān)的甲酸生成速率大約為0.01μmol/g體重/h。該速度比大鼠體內(nèi)甲酸產(chǎn)生的總速率低(0.25-0.36μmol/g體重/h,表1),這表明膽固醇合成只是大鼠體內(nèi)甲酸生成的很小的來源。我們注意到,這并不排除它可能是肝臟中甲酸的來源,或者肝臟完全可以利用膽固醇合成產(chǎn)生的甲酸。
有其他飲食來源的循環(huán)甲酸,如果過量食用,可能會(huì)變得有意義。甜味劑阿斯巴甜被代謝為天冬氨酸,苯丙氨酸和甲醇。因此,過量攝入的含阿斯巴甜的飲料可代謝產(chǎn)生甲醇,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為甲酸。已經(jīng)在人體中進(jìn)行了補(bǔ)充阿斯巴甜的實(shí)驗(yàn)[69]。如果阿斯巴甜能代替日糧中的所有蔗糖甜味劑,阿斯巴甜的單次食用劑量為10和34 mg / kg,相當(dāng)于蔗糖的平均推薦劑量和替代所有蔗糖量的99%分量,結(jié)果循環(huán)甲醇的水平有所增加。
但是,甲醇的增加在循體甲醇水平的自然變化范圍之內(nèi)。另一項(xiàng)研究報(bào)道,給予200 mg / kg的大劑量阿斯巴甜后,循環(huán)甲酸水平無明顯變化[70]。盡管這些數(shù)據(jù)表明從甲醇中毒的角度來看,阿斯巴甜用作甜味劑是安全的,但它也告訴我們阿斯巴甜可以是甲醇或甲酸的重要來源。假設(shè)每消耗1克阿斯巴甜生產(chǎn)0.1 mol甲醇(基于甲醇和阿斯巴甜的摩爾質(zhì)量),則每天34mg/kg的阿斯巴甜可以將甲酸的消耗速度計(jì)算為0.14μmol/g/h。后者的值與大鼠體內(nèi)甲酸生成的速率相當(dāng)(0.25-0.36μmol/g體重/h,表1)。這些估計(jì)表明如果引用大量阿斯巴甜飲料,阿斯巴甜可能是人體重要的甲酸的來源。
肌酸是另一種潛在的甲酸來源。肌酸可以被腸道微生物組代謝為甲胺。甲胺進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng),被血清酶氨基脲敏感性胺氧化酶(SSAO)代謝為甲醛,H2O2和氨。已經(jīng)研究了補(bǔ)充肌酸一水合物對(duì)身體機(jī)能和健康的積極影響[71]。在補(bǔ)充肌酸一水合物的實(shí)驗(yàn)中,受試者每天攝入21g肌酸,試驗(yàn)持續(xù)14天,尿液中甲胺的水平增加了90%,而甲酸的水平增加了13%[72]。因此,補(bǔ)充肌酸有助于提高體內(nèi)甲酸水平。
但并非不重要的是,飲料,食物和藥物中的甲基化分子可以在肝臟中脫甲基,釋放出甲醛,隨后甲醛轉(zhuǎn)化為甲酸??Х纫蚓褪且粋€(gè)很好的例子,也被稱為1,3,7-三甲基黃嘌呤。攝入咖啡因后,幾乎100%的食物通過腸道吸收,僅約3%的食物原樣排泄[73]。在肝臟中,咖啡因脫掉其中一個(gè)甲基,形成對(duì)黃嘌呤(1,7-二甲基黃嘌呤,80%),可可堿(3,7-二甲基黃嘌呤,12%)和茶堿(1,3-二甲基黃嘌呤,4%),在每種情況下都會(huì)釋放甲醛。例如,一杯濃縮咖啡含有約60mg咖啡因,吸收并在肝臟脫甲基后具有釋放0.31mmol甲醛的潛力。假設(shè)一個(gè)70公斤的人每天攝入1杯濃縮咖啡,這將導(dǎo)致咖啡因代謝出甲酸的速率為0.18μmol/h/kg。這個(gè)速度與大鼠體內(nèi)總甲酸的產(chǎn)出速度相當(dāng)(表1)。對(duì)于含咖啡因的軟飲料,可以得出類似的估算值(表2)。在這種情況下,我們可以考慮使用阿斯巴甜作為甜味劑,這也有助于甲醛和甲酸的生產(chǎn)。例如,將咖啡因和阿斯巴甜加在一起,每天飲用1罐低碳可樂有可能將甲酸生產(chǎn)速率提升為0.55μmol/h/kg??Х纫蜻€存在于某些藥物中,在一些藥物中咖啡因的含量超過咖啡和軟飲料(表2)。在沒有估算人體甲酸總生產(chǎn)率或每日1C總需求的情況下,很難從這些數(shù)據(jù)得出結(jié)論。然而,這些數(shù)據(jù)表明攝入含咖啡因的飲料可能是人類甲酸的重要飲食來源。