味精:鲜味后面可能的健康隐患

admin Post in 2012.06, 饮食健康
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存健博士

知道味精已经好久了,可真正认识它的时间却不是太长。

小时候母亲烧菜时,除了放油盐酱醋外,有时还放一些叫“味精”的东西。母亲说它能使烧出来的菜味道更加鲜美。记得小时候下馆子吃馄饨或面条,每当大师傅从锅中盛出热腾腾,飘着葱花香味的馄饨或面条时,多么希望他多放一些白花花的味精啊。

后来听老人说,味精又叫味之素(Ajinomoto),最早从日本传入中国。

中学时,知道了味精的科学名叫“谷氨酸钠”,是谷氨酸的钠盐,溶于水后便分解成谷氨酸(根)和钠离子。而谷氨酸又是合成人体内各种蛋白质所必需的二十来种氨基酸中的一种。

在大学和研究生院,又学到了谷氨酸也是人神经系统中的最重要的兴奋性神经递质(excitatory neurotransmitter),它能使神经细胞兴奋而发放神经脉冲,神经细胞之间的交流及信息处理都离不开它。

工作后,接触到的东西更让我大吃一惊:谷氨酸作为兴奋性神经递质的同时,又是一种兴奋性神经毒素(excitatory neurotoxin)。在病理情况下,它会使神经细胞受伤,甚至死亡。

那么科学家们是怎么发现味精也可以是神经毒素的呢?

早在1957年,Lucas和Newhouse发现,把味精注入幼鼠体内会导致眼睛里的视网膜内层,特别是视神经节细胞层的损伤。12年后,Olney用电镜观测视网膜的超微结构,证实了Lucas和Newhouse发现的味精神经毒性,并首次提出了现在被广泛使用的“兴奋性毒性”(excitotoxicity)这个词。他在其它动物上,包括猴子,得到了类似的结果。他还发现未成年的动物的视网膜和大脑有些区域的神经细胞对味精特别敏感。视网膜是在眼底的一层神经组织,我们所看到的外部世界的所有图像是通过它最后传达到大脑的。视网膜象一个超级计算机一样,具有极强的数据(图像)处理功能,是中枢神经系统的一个重要组成部分。视网膜由于其结构与大脑的其它部位相比相对比较简单一些,它常常被用来作为大脑的一个很好的模型,以研究神经系统信息处理的一些基本机制,包括病理情况下神经损伤的机制。

科学家们还发现:内源性的“味精”— 作为兴奋性神经递质的谷氨酸,在病理情况下也会对神经细胞有杀伤作用。谷氨酸的神经毒性在中枢神经系统的很多其它部位,包括大脑的不同区域和脊椎,都得到了证实。近十来年来,越来越多的证据表明,在很多神经退化性疾病的动物模型中,包括老年性痴呆症,帕金斯症,青光眼,及本刊上期专文介绍的渐冻人症(Amyotrophic Lateral Sclerosis)等,谷氨酸的神经毒性是神经细胞逐渐死亡重要原因之一。另外,在癫痫,中风及神经性疼痛(neuropathic pain),脊椎损伤等与神经系统有关的疾病中,谷氨酸也是难脱干系。

或许有人会问:作为人体内必不可少的兴奋性神经递质的谷氨酸怎么也可能会是神经毒素的呢?

科学家们发现谷氨酸的“兴奋性毒性”与神经细胞内游离钙离子的浓度太高有关。钙想必大家一定很熟悉。钙在人体内不光是一个重要的结构组分,如强壮的骨骼离不开钙的沉积;细胞内游离的钙离子更是实施一些重要的人体功能(如骨骼肌,心肌的收缩,基因表达的调控,激素的分泌和神经细胞间信息的传递等)的关键信使。

可是,大家所不熟悉或感到非常意外的是,钙在病理情况下也可以是神经细胞的一个强力杀手。在正常静息情况下,神经细胞内游离钙的浓度非常低,是细胞外体液中钙的浓度的几万到几十万分之一。在神经细胞受到谷氨酸的刺激而兴奋时,细胞外的钙离子通过在细胞膜上的离子通道涌入细胞内,使里面的游离钙浓度会在瞬间升高上百倍,以满足正常生理功能(如神经信息传递,学习记忆等)的需要。由于细胞内游离钙的浓度对神经细胞的功能及生存影响极大,因而受到神经细胞的严格调控,使其维持在一定的范围。所以,在正常情况下,神经细胞在兴奋后,其细胞内游离钙的浓度在短时间内就恢复到静息时的极低水平。如果神经细胞内游离钙的浓度持续维持在兴奋时的高水平,神经细胞常常会因此而死亡。

在大多数神经细胞的细胞膜上有一种特异的谷氨酸受体叫NMDA受体(是一种蛋白质)。这个受体本身是一种能让钙离子从体液进入神经细胞的离子通道,平时关闭,但与谷氨酸结合后就会被开启,钙离子由此流入神经细胞。在病理情况下,体液中谷氨酸的浓度过高使得NMDA受体过度激活而造成神经细胞内游离钙的浓度持续性升高。这被认为是谷氨酸使神经细胞损伤及死亡的一个主要机制。新一代的治疗老年性痴呆症的药,美金刚(mamentine),是NMDA受体中离子通道的阻断剂,就是通过阻止过多的钙离子进入神经细胞而起保护作用的。美金刚于2003年秋经FDA批准在美国市场销售。

除了NMDA受体以外,另一种对钙离子通透性较高的特异的谷氨酸受体,钙通型AMPA受体(calcium-permeable AMPA 受体),也能介导在病理情况下由于体液中谷氨酸的浓度过高而引起的兴奋性神经毒性。AMPA受体可分二种:除了少数钙通型以外,多数的AMPA受体对钙离子通透性很低。在这里,我以本刊的2012年4月号里专文详述的渐冻人症为例作些深入的探讨。渐冻人症是一种神经性肌肉功能缺损的慢性退化疾病。由于在大脑和脊髓里控制骨骼肌的运动神经细胞的逐渐死亡,导致全身骨骼肌功能的逐渐丧失。病人大多由于呼吸肌功能丧失而死亡。在有些渐冻人症的病人中,在大脑里的运动神经细胞里,由于对AMPA受体信使核糖核酸(mRNA)的一点小小编译出错,以致于本来应是非钙通型的AMPA受体变成了钙通型AMPA受体。信使核糖核酸是从特定的基因到特定蛋白质合成所需的信使(蓝图),由于它所传递的遗传信息出错,往往造成合成的蛋白质的结构和功能的变化。上面的AMPA受体功能变异而造成对钙离子通透增加就是其中一例。科学家们认为,这个错误可能是在有些渐冻病人里大脑运动神经细胞死亡的一个原因。

由上可见,神经细胞外的谷氨酸浓度过高能造成NMDA受体和钙通型AMPA受体的过度激活,导致神经细胞内的游离钙浓度过高,进而造成神经细胞的损伤或死亡。在正常情况下,神经细胞外的谷氨酸浓度很低。像神经细胞内的游离钙的浓度一样,神经细胞外的谷氨酸浓度也受到严格的调控。神经细胞周边的神经胶质细胞通过其细胞膜上的谷氨酸泵(glutamate transporter)能迅速有效地把神经细胞兴奋时所释放的谷氨酸泵入神经胶质细胞里,以降低NMDA受体和钙通型AMPA受体周边谷氨酸的浓度,防止这些受体的过度激活和兴奋性毒性的产生。神经胶质细胞不是神经细胞,但它们不但直接参神经信号的处理,更重要的是在维护神经细胞的正常运作和健康上起了必不可少的作用。

人进入中老年阶段后,人体对神经细胞外谷氨酸和细胞内游离钙的浓度调控能力逐渐降低。其结果是谷氨酸对神经细胞造成兴奋性毒性的可能性随着年龄的增长而增加。这被认为是很多神经退化性疾病(如老年性痴呆症,帕金斯症,青光眼等)与年龄有关的一个重要原因之一。

谷氨酸泵象谷氨酸受体一样,也是一种蛋白质。在病理情况下,由于神经胶质细胞上的谷氨酸泵的数量下降而不能有效地清理谷氨酸,造成神经细胞周边的谷氨酸浓度升高,谷氨酸受体(特别是NMDA受体和钙通型AMPA受体)的过度激活,以及细胞内钙离子浓度的持续升高,最后导致神经细胞的损伤或死亡。比如,在渐冻症的病人和动物模型里,科学家们都发现神经胶质细胞上的谷氨酸泵数量明显下降。在动物模型里,用实验药物来增加神经胶质细胞上谷氨酸泵数量能保护运动神经细胞,推迟动物的发病时间,改善肌肉功能和延长实验动物的寿命。

治疗渐冻症的常用药“利鲁唑”(riluzole)其主要机理是通过降低神经细胞谷氨酸的释放来防止谷氨酸受体(特别是NMDA受体和钙通型AMPA受体)的过度激活,从而起到保护运动神经细胞,改善肌肉功能和延长渐冻症病人寿命的作用。

目前,尽管内源性谷氨酸在病理情况下是一种神经毒素的证据充足,认为是味精(又称MSG: mono-sodium glutamate)引起的“中餐馆综合症”(Chinese Restaurant Syndrome)也时有所闻,但外源性谷氨酸(味精)作为调味品长期摄入是否对人的神经系统有不利影响仍没有足够证据。笔者认为这主要是与缺乏系统和长期的流行病学研究有关。因为常见的慢性神经退化性疾病,包括老年性痴呆症,青光眼等,常常需要十来年或更久的积累期才见典型的病症。长年累月的环境因素常对这类慢性病的发展的影响较大。低剂量味精的摄入一般认为是安全的。根据欧洲营养专家在2007年达成的一项共识,每公斤体重每日摄入不超过16毫克的味精被认为是安全的(对一个体重60公斤的成人来说,味精的每天摄入量应不超过960毫克)。但是对亚洲许多国家和地区来说,特别是日本和韩国,味精的每日摄入量常远超过这个限量,可以达4克(4000毫克)或更多。鉴于内源性谷氨酸所引起的兴奋性毒性是一些神经退化性疾病的一个重要的风险因子(risk factor)以及谷氨酸对神经细胞的兴奋性毒性的可能性随着年龄而增加,笔者建议(仅供参考)各位在用味精时能少用就少用,能不用就不用,毕竟长久的健康比 “人工”美味来得更为重要一些。

后记:本文是笔者几年前应一位网友之邀写的一篇科普文章,曾登于CND的快递。鉴于味精与各位日常生活息息相关,加之内源性“味精”(谷氨酸)是许多神经系统疾病重要风险因子的证据越来越确凿,所以应《北美医学与健康》编辑部之约笔者对原文作了些修改,增加了一些新的内容,希望能让读者了解谷氨酸在病理情况下也可以转变成神经毒素。本文的主要内容是综合了发表在不同生物医学专业杂志的原始文章(包括笔者自己的研究结果)而写的,目的是让读者了解谷氨酸在病理情况下导致神经细胞损伤的科学依据。

(编辑:边清宁博士)

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