关键词：唾液酸；生理功能；人类健康与疾病
唾液酸广泛的分布于各生物组织中，是细胞膜上糖蛋白和糖脂的重要成分，目前发现的唾液酸主要是N-乙酰神经氨酸（N-acetylneuraminic acid, NeuAc），因此唾液酸多指N-乙酰神经氨酸。在本文中，介绍了唾液酸与人类健康疾病相关的研究进展，揭示了唾液酸与人类生命活动的密切关系。
1.唾液酸与婴幼儿健康
唾液酸对于神经节苷脂的合成是必不可少的，而神经节苷脂是大脑皮质细胞表面的主要成分，对神经细胞的分化和功能具有重要作用。在食物中补充唾液酸可快速增加生命早期大脑皮质中唾液酸的含量，从而进一步促进脑部发育，提高学习和记忆能力。母乳是婴儿摄取唾液酸的主要来源，它主要以低聚糖，糖蛋白和糖脂的形式存在。
通过对不同阶段的女性母乳中唾液酸含量的研究发现，初乳，过渡乳，成熟乳和退化乳唾液酸含量的平均值分别为2201.4mg/L，1445.9mg/L，395.3 mg/L和273.0mg/L，且早产母亲母乳中的唾液酸含量显著高于足月母亲[1]。
唾液酸在初乳中的含量十分丰富，随着哺乳期的延长，唾液酸的含量快速下降，产后三个月母乳中唾液酸含量可下降80%。尽早的喂养母乳可以提供足量的唾液酸，有效地促进新生儿的脑部发育。因此，母乳对于婴幼儿来说是最理想的食物，应当长期维持。
2. 唾液酸与早期肌肉发育
研究表明，在胚胎期和产后发育过程中，唾液酸，尤其是聚合形式的唾液酸在骨骼肌中表达水平的变化，与肌肉分化与功能的发端有密切的关系。Mirca Marini等研究了在胎儿发育的早期阶段，当重要的形态功能事件发生时，肢体骨骼肌中单体和聚体唾液酸的表达水平，评估唾液酸与骨骼肌发育的联系。
结果显示，单体唾液酸在妊娠10周的肌管/成肌细胞中开始出现，并随着时间的推移逐渐上升；而乙酰化的唾液酸在11周细胞中出现。这些发现表明在早期发育过程中，不同类型唾液酸的表达水平的变化，与骨骼肌发生关键时期某些特有的形态功能有关。
3. 唾液酸在流感病毒宿主组织中的分布
唾液酸是许多动物细胞和组织上显示的重要聚糖，并且常常是病原体结合和修饰的靶标，流感病毒也包括在内。流感病毒血凝素在感染初期识别结合唾液酸，而神经氨酸酶对唾液酸的去除或修饰作用，使病毒体释放感染新的宿主，防止其与原宿主重新结合。天然存在的唾液酸具有多种修饰形式，并且修饰的唾液酸可以通过改变与病毒糖蛋白的相互作用来改变流感病毒的宿主向性。
Brian R. Wasik等[2]用探针检测了在天然组织或实验用的流感病毒宿主组织上的O-乙酰化的唾液酸。在被检测的宿主和组织之间，被修饰的唾液酸显示出很高的可变性。在许多宿主的细胞和组织中发现了9-O-乙酰基修饰的唾液酸形式，包括小鼠，人，鸡蛋等等，尽管数量不同。而4-O-乙酰基唾液酸只在较少动物的呼吸组织中发现，主要在马和豚鼠中，在人类和猪中未检测到。结果表明这些唾液酸变体可能通过改变和选择它们与细胞的相互作用来影响病毒的宿主向性。
4.N-乙酰神经氨酸在冠状动脉疾病中的关键作用
随着代谢组学的发展，冠状动脉疾病(Coronary artery diseases, CAD)的新的生物标志物被陆续发现，其潜在的功能机制也有待于去阐明。
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Zhang等人[3]研究了2324例接受了冠状动脉造影的CAD病人。采用超高效液相色谱和四极飞行时间质谱联合的方法来对血浆中的代谢物进行非靶向分析。通过与CAD类型的交叉比较来鉴定显著的差异代谢物，其中包括正常冠状动脉，非结构性冠状动脉粥样硬化等等。随后利用同位素标记的标准添加物串联LC-MS的方法用于靶标分析代谢标记物。
研究总共确立了36种差异代谢物，其中35中已被证实。大多数差异代谢物与能量代谢有关。而NeuAc是一个例外，它是唾液酸家族的代谢物，却是与CAD发展高度相关的代谢物。在CAD的发展期间，Zhang等检测到在血浆中NeuAc的升高，并通过靶向定量证实了血浆中NeuAc水平的增加。
从作用机制上来说，NeuAc可以通过结合RhoA和Cdc42来激活Rho-ROCK信号通路，从而触发体内外的心肌损伤。调节NeuAc的产生的神经氨酸酶，沉默后可改善氧-糖剥夺诱导的心肌细胞损伤和异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌缺血损伤。抗流感药物奥司他韦和扎那米韦对神经氨酸酶的药理学抑制也可以起到保护心肌细胞和心脏免受心肌损伤的作用。
5.唾液酸在异种移植免疫识别中的作用
除人类之外的哺乳动物中，大多数NeuAc在胞浆中会通过CMP-NeuAc羟化酶的作用被转化为N-羟乙酰神经氨酸（N-glycolylneuraminic acid, NeuGc），该酶由胞苷单磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶基因（CMAH）编码，但随着自然进化，CMAH基因在人体中已失去生理功能。因此，人体细胞表面主要表达NeuAc，而其他哺乳动物表面主要是NeuGc。因此在异种移植中，许多抗碳水化合物抗体结合到移植供体细胞上时会直接与这两种抗原产生反应[4]。
人体器官供体的短缺严重限制了器官，细胞移植的实用性，异种移植则是一个十分有潜力的解决方案。根据体型和繁殖特征，猪被视为人类最适宜的供体。然而，人体内往往有高水平的“天然”抗体表达识别猪的半乳糖-α-1,3-半乳糖（αGal）抗原和其他的NeuGc抗原。抗αGal抗体和抗NeuGc抗体与猪细胞的结合将启动补体激活，从而导致野生型猪器官的超急性排斥。
展望
尽管关于唾液酸的研究才刚刚起步，但由于唾液酸本身结构与来源的多样性，修饰连接方式的多样性，使其生物学功能也必定呈现出多样性。唾液酸已经成为并将一直成为生物学领域的研究热点。随着关于唾液酸基础和应用研究的进一步深入，由唾液酸及其衍生出来的药物或者其他产品将会不断出现并造福人类。
参考文献
[1] Wang H J, Hua C Z, Hebbal L R, et al. Sialic Acid and Iron Contents in Breast Milk of Chinese Lactating Women[J]. Indian Pediatrics, 2017:1-8.
[2] Wasik B R, Barnard K N, Ossiboff R J, et al. Distribution of O-Acetylated Sialic Acids among Target Host Tissues for Influenza Virus[J]. Msphere, 2017, 2(5):1-17.
[3] Zhang L, Wei T T, Li Y, et al. Functional Metabolomics Characterizes a Key Role for N-Acetyl-Neuraminic Acid in Coronary Artery Diseases[J]. Circulation, 2017:1-94.
[4] French B M, Sendil S, Pierson R R, et al. The role of sialic acids in the immune recognition of xenografts[J]. Xenotransplantation, 2017, 24(6):1-9.
论文作者:马骏,陈建华
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
标签：唾液酸论文; 宿主论文; 细胞论文; 代谢物论文; 乙酰论文; 母乳论文; 冠状动脉论文; 《科技新时代》2018年3期论文;