长寿维生素麦角硫因的功能与应用

发布时间：2025-06-13 阅读：480

麦角硫因(ergothioneine，EGT)是一种天然的含硫氨基酸，又被称作长寿维生素，最初于1909年由Charles Tanret在麦角菌(Claviceps purpurea)中分离得到，并以该真菌的名称命名。EGT广泛存在于微生物细胞、动植物体内，在蘑菇、黑豆、红豆、燕麦等食物中含量较高。EGT也存在于人体各种细胞和组织中，其中红细胞、骨髓、肝脏、肾脏、精液以及眼睛的晶状体和角膜中EGT含量较丰富。EGT可在分枝杆菌等微生物中合成，但人体无法自主合成EGT，需要通过饮食摄取并在体内积累。

麦角硫因的CAS号497-30-3，是一种手性小分子组氨酸衍生物，L-EGT为其天然存在形式。EGT纯品为白色无味晶体，相对分子质量229.3，易溶于水，在25℃水中的溶解度为0.9mol/L。EGT可结晶为二水合物或内盐，二水合物形式的EGT比无水内盐具有更强的吸湿性。EGT在水溶液中存在硫酮式和硫醇式2种异构体，如图1所示。在生理条件下，EGT主要以硫酮形式存在。EGT在生理和中等碱性(pH值为8～9)条件下都具有良好的稳定性，同时具有较高的热稳定性，其分解温度可达262～265℃。EGT的标准氧化还原电位约为-0.06V，而其他天然硫醇抗氧化物质(如谷胱甘肽、半胱氨酸)的标准氧化还原电位一般为-0.32～-0.2V，表明EGT除具有良好的pH稳定性和热稳定性外，还表现出良好的抗氧化性。

研究发现，麦角硫因在不同动物或同一动物不同组织中分布明显不同，这表明机体组织对麦角硫因的需求与其功能密切相关，如肝脏、肾脏、红细胞、眼晶状体和精液等易受高水平氧化应激和炎症影响的器官、细胞和分泌物中都可发现麦角硫因的优先聚集，这可能也是一种适应性的细胞保护机制。

随着进一步深入研究发现，与维生素C、谷胱甘肽等天然抗氧化剂相比，麦角硫因在抗氧化、抗炎等方面具有更优越的生理功能，尤其是在抗氧化损伤、维持氧化还原平衡、解毒等方面具有重要的应用价值。

麦角硫因的功能

抗氧化

EGT是一种天然高效的抗氧化剂，其在体外实验中被证实对羟基自由基、次氯酸和过氧亚硝酸盐具有强大的清除能力。与谷胱甘肽等其他硫醇化合物相比，EGT能够以更高的速率灭活单线态氧；与尿酸和奎诺二甲基丙烯酸酯等抗氧化剂相比，EGT对过氧自由基的抗氧化能力高于奎诺二甲基丙烯酸酯，对羟基自由基和过氧亚硝酸盐的清除能力高于尿酸。

在机体内，EGT是一种保护受损组织的适应性抗氧化剂。EGT在体内的分布表明，该化合物更倾向于积累在肝脏、红细胞、眼睛晶状体和精液等氧化应激和炎症水平较高的器官、细胞和分泌物中。在健康机体中，EGT的抗氧化作用可能有限，但当组织损伤、活性氧和活性氮过多或涉及氧化损伤水平增加时，EGT则表现出显著的保护作用。

EGT可降低小鼠运动后肌肉中代谢应激和炎症标志物以及氧化损伤标志物的表达，对延长运动力竭时间和运动后肌肉恢复有重要作用。EGT也是二价金属特别是具有氧化还原活性的铜和铁的优秀螯合剂，通过形成非氧化还原活性的EGT-铜复合物，有效防止铜诱导的DNA和蛋白质的氧化损伤。此外，EGT还可以减少亚硝化应激对乳铁蛋白的影响，从而维持其蛋白质活性。

免疫调节

EGT具有免疫调节特性，可增强toll样受体(toll-like receptor，TLR)信号转导，用EGT预处理巨噬细胞，促进TLR配体诱导的细胞因子产生，并增强CD4(+)T细胞的辅助性T细胞17(Th17)极化。EGT与TLR2配体共同作用，能够调节抑制微环境，增强免疫功能，降低肿瘤相关巨噬细胞的免疫抑制功能。TLR2刺激协同EGT可下调程序性细胞死亡蛋白配体1、集落刺激因子1受体、精氨酸酶1、脂肪酸合酶配体和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)相关凋亡诱导配体在肿瘤相关巨噬细胞中的表达。

EGT显著增加了神经祖细胞神经元标志物βⅢ-微管蛋白的免疫反应细胞数量，降低了星形胶质细胞标志物胶质原纤维酸性蛋白的免疫反应细胞数量，同时上调了神经元分化激活因子基因Math1的表达。此外，EGT通过下调CD4(+)T细胞和巨噬细胞的数量，稳定了葡聚糖硫酸钠引起的免疫应答，可缓解其诱导的结肠炎。

抗炎

炎症是人体应对各种损伤因子的刺激所发生的以防御反应为主的基本病理过程。研究表明，EGT能够抑制过氧化氢和TNF-α介导的NF-κB 激活，减少肺泡上皮细胞白细胞介素(interleukin，IL)-8释放，从而抑制慢性炎症性肺病的炎症反应。EGT口服后会被机体吸收和保留，血浆和全血EGT水平显著升高，氧化损伤和炎症的生物标志物如8-羟基-2'-脱氧鸟苷、8-异前列腺素F2α和C反应蛋白等呈下降趋势。

EGT具有调节NF-κB、MAPK和PI3K/AKT信号通路的作用，可显著降低TNF-α和IL-6水平及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3，caspase-3)活性，抑制铁诱发的炎症产生，减少铁引起的肝细胞凋亡。此外，EGT还抑制了TNF-α诱导的脂肪细胞炎症反应。

抗衰老

EGT对一些与衰老有关的疾病具有保护和预防作用。端粒缩短与衰老及多种年龄相关的疾病有关，而氧化应激通常是端粒缩短的主要原因之一。EGT在氧化应激条件下，通过降低端粒缩短率和保持端粒长度，显示出其有益的抗衰老作用。

EGT有助于延缓衰老期间的运动功能衰退。研究表明，EGT可以延长果蝇的寿命及攀爬能力。其延长寿命的潜在机制可能包括3个方面：通过协调胆碱能神经传递、酪氨酸代谢和过氧化物酶体蛋白来维持中枢神经系统的正常状态；通过改变组织蛋白酶D来调节自噬活性；以及通过控制底物进入三羧酸循环来维持正常的线粒体功能。

每天摄入4～5mg/kg的EGT也被证明可显著延长雄性小鼠的寿命。EGT还能够通过调节SIRT1和SIRT6信号通路，防止与高血糖相关的内皮细胞衰老。此外，富含EGT的香菇提取物则能逆转叔丁基过氧化氢诱导的神经元细胞衰老。

皮肤损伤修复

皮肤暴露在太阳紫外线照射下会导致DNA、蛋白质和脂质损伤，最终导致皮肤光老化。EGT积累在表皮角质细胞中，通过降低活性氧水平、保持细胞活力和消除大规模凋亡反应来保护角质细胞免受紫外线损害。

神经系统调节

EGT缺乏可能会增加个体患神经退行性疾病的风险。研究发现，老年人的全血EGT水平显著下降，患轻度认知障碍的受试者血浆EGT水平也显著低于同龄健康受试者。服用EGT可增强记忆功能，防止压力引起的睡眠障碍和神经元损伤。EGT通过其抗氧化活性以及促进神经发生和神经元成熟，有益于大脑功能。服用EGT还可能具有抗抑郁作用，防止应激引起的睡眠障碍，尤其是与抑郁症相关的睡眠障碍。

麦角硫因的应用

食品领域

欧洲食品安全局(European Food Safety Authority，EFSA)已评估并声明，EGT用作婴幼儿、孕妇和哺乳期妇女营养补充剂是安全的。蘑菇是EGT的主要食用来源，食用含EGT的蘑菇后，EGT可被红细胞吸收并减弱餐后的甘油三酯应答。增加蘑菇的摄入可以降低慢性衰老疾病的发病率。

EGT对肉类颜色的稳定和保质期延长具有重要作用。在香肠中添加富含EGT的金针菇提取物能有效预防脂质和蛋白质氧化。EGT对金枪鱼肉中高铁肌红蛋白的形成具有抑制作用，在牛肉和鱼类中添加含EGT的蘑菇提取物，可以控制在冰冻储存过程中的脂质氧化，肉类颜色保持时间明显得以提升。用富含EGT的壳聚糖涂层处理海鲈，可降低其腐胺、尸胺和组胺等生物胺含量，延长海鲈保质期。此外，喷洒EGT水溶液可降低双孢菇(Agaricus bisporus)采后褐变的程度，从而延长保质期。

EGT还是一种替代合成黑变病抑制剂的天然成分。含EGT的金针菇提取物可显著降低虾血淋巴多酚氧化酶活性和血细胞酚氧化酶原基因的表达，有效预防虾蟹在收获和储存期的黑变。

疾病诊疗

EGT已被证实具有细胞保护作用，这使得EGT在慢性疾病如心血管和代谢疾病中具有潜在的治疗作用。这些慢性疾病一般都伴随持续的氧化应激和炎症。较高的EGT水平是心脏代谢疾病和死亡风险较低的独立标志物。EGT可中断动脉粥样硬化相关的黏附分子表达的促炎诱导，预防动脉粥样硬化，降低心血管疾病风险。EGT在糖尿病诊疗中也显示出重要意义。研究表明，给糖尿病大鼠在妊娠前11.5天每天补充EGT可降低胚胎畸形率。EGT与二甲双胍联合给药可降低2型糖尿病大鼠的高血糖，抑制肾脏炎症并改善肾功能，这种疗效与EGT激活Nrf2抗氧化信号增强抗氧化防御系统有关。

EGT在治疗先兆子痫中具有潜在应用。先兆子痫是一种基于胎盘异常的妊娠多因素性高血压疾病，人体内EGT水平与先兆子痫风险有显著的非线性关联。EGT可改善子宫灌注压降低先兆子痫大鼠的高血压和胎儿体重，改善其肾脏和胎盘组织的线粒体功能。

顺铂是一种有效的化疗药物，但其治疗应用受到肾毒性的限制。顺铂引起的肾毒性很大程度上归因于氧化应激的诱导和炎症反应。EGT通过靶向Nrf2、NF-κB、凋亡信号和抑制γ-谷氨酰转肽酶，可以减轻顺铂引起的肾毒性。EGT还可通过抑制氧化应激和恢复神经细胞中的胆碱能神经活性来保护顺铂诱导的神经元损伤并增强认知能力。

EGT也显示出预防阿尔茨海默病的潜力。在包括伴有海马萎缩的阿尔茨海默病在内的痴呆症患者中，认知能力的恶化与EGT水平的下降有关，而硫酸吲哚酚和喹啉酸等化合物则增加，利用这些痴呆症标志物，可以进行诊断和治疗干预，以减缓认知能力下降。

基于EGT可调节炎症、清除自由基、防止神经元损伤、防止急性呼吸窘迫综合征等特性，也有学者提出了将EGT应用于治疗新型冠状病毒感染的可能性和前景。

新药研发

现有EGT新药的研究大多处于临床前研究阶段。毒理学研究结果显示，EGT耐受性良好，对所评估的生殖参数无不良影响；在测试条件下，对细菌测试菌株没有诱变活性。浓度为5000μg/ml的EGT在CHL细胞染色体畸变试验中未引起结构性染色体畸变，在哺乳动物体内红细胞微核试验中，雄性小鼠口服1500mg/kg的EGT剂量，未观察到微核多染红细胞率增加。在这些测试中，EGT未显示出潜在的遗传毒性、致癌性和致突变性。

EGT对中枢神经系统神经元具有保护作用。在啮齿动物模型中，脑室给药EGT可有效减少中风后的脑梗死体积。EGT在口服给药后能促进正常小鼠海马区的神经元成熟，提高学习和记忆能力。在治疗急性肺损伤方面，研究显示100mg/kg EGT与参照药物非布司他一样有效，临床试验后或可成为治疗该疾病的替代药物。此外，EGT还是治疗胱氨酸结石、预防结直肠癌、治疗年龄相关性黄斑变性的新型方法和潜在手段。

目前，已有一些关于EGT在体内吸收、分布与积累及其代谢的相关研究。此外，还开展了一些关于EGT潜在治疗功效的临床研究。例如，一项近期研究显示，有高度焦虑和睡眠问题的受试者持续4周每天服用20mg EGT，睡眠困难显著改善。另一项临床研究表明，EGT可以作为认知能力下降的预测性生物标志物。

化妆品领域

EGT具有多种皮肤护理功能，已被国家药品监督管理局发布的《已使用化妆品原料目录(2021年版)》收录。EGT可应用于抗衰老化妆品。一方面，EGT可预防光老化，通过抑制髓过氧化物酶活性和清除卤化物来保护紫外线B段诱导的DNA损伤。可见光通过类似于紫外线A段辐射诱导的氧化应激机制对人角质形成细胞和CHO细胞产生遗传毒性，EGT有效防止了可见光和紫外线A段辐照引起的DNA损伤。另一方面，EGT可抑制基质金属蛋白酶-1的激活和I型原胶降解，具有对抗氧化应激、清除自由基的能力，通过Nrf2途径促进抗氧化剂的上调和螯合金属离子，在防止衰老过程中发挥着重要作用。

基于良好的抗炎功能，EGT可用于皮肤舒缓类化妆品中，应对外界刺激而导致的皮肤炎症。EGT对酪氨酸酶活性也具有一定的抑制作用，是一种非竞争性酪氨酸酶抑制剂。这种抑制作用与其抗氧化活性相关性较弱，可能与其结构中存在的硫代咪唑环有关，这也意味着EGT在美白类化妆品中具有一定的应用潜力。