金属硫蛋白
（Metallothionein，MT)
综
述
报
告
王吉
目录
一、 MT的主要生理功能……………………………………
(一) 重金属的去除解毒功能„„„„„„„„„„„„„
(二) 自由基的清除功能„„„„„„„„„„„„„„„
(三) 抗肿瘤功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„
二、 金属硫蛋白提取工艺„„„„„„„„„„„„„
(一) MT的诱导„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
(二) MT的提取与分离纯化„„„„„„„„„„„„„„
(三) MT的检测方法„„„„„„„„„„„„„„„„„
三、 MT的应用………………………………………………
四、 MT的研究展望„„„„„„„„„„„„„„„„
金属硫蛋白（Metallothionein，MT）
——综述报告
王吉
摘 要：金属硫蛋白(metallothionein，MT)是一种广泛存在于生物界、低分子量、高金属含量、功能独特的蛋白质。目前，对MT的研究已涉及农业、医药、生物化学、分子生物学、环境科学、卫生毒理学、食品科学、营养学、保健科学和方法学等领域，其特殊的理化性质与结构及独特的生物学功能在疾病的发生、发展、诊断及发病机制探讨中显示了重要作用。
关键词：金属硫蛋白MT，医学，环保，动物养殖
前 言：金属硫蛋白(metallothionein，MT) ，化学名为金属硫组氨酸三甲基内盐，是一类广泛存在于生物中的低分子质量(2 ～7kD)、富含半胱氨酸(20%～30%)、不含组氨酸和芳香族氨基酸的一类金属结合蛋白质。MT能被金属、细胞因子、荷尔蒙、细胞毒性药物、有机化学药物和应激等诱导。自1957年Margoshoes等首次报道从马肾中分离得到Cd-MT以来，MT成为基础和应用科学的热点之一，也是我国“863 ”重大攻关课题和 “火炬”计划之一，我国在MT 的研究和应用方面已经在国际上占有重要一席。但目前，人们对金属硫蛋白在生物学上的功能的认识远远不够，还有待进一步研究。临床实验证明，MT具有调节生物体内微量元素浓度以及对重金属的解毒作用，此外它对激素、细胞代谢的调节，细胞分化和增殖的控制以及参与紫外(UV)诱导反应和清除自由基都有重要作用。对MT的研究和开发利用涉及农业、医药、保健、生物工程、环境保护等各个领域。到目前为止，已经在瑞士、日本、美国、中国等国家相继召开了 5 次金属硫蛋白国际会议。
一、 MT的主要生理功能
(一) 重金属的去除解毒功能
目前，金属硫蛋白解毒机理尚不明确，可能通过这样3 个途径：
1. 与重金属螯合成无活性的复合物；
2. 螯合重金属，并将其排出体外；
3. 减少金属的进入量。目前普遍让人接受的一种观点是还原条件下MT通过巯基与金属离子结合再形成Cys-M 或Cys-M-Cys 键。
(二) 自由基的清除功能
正常情况下，参与代谢的氧大多数与氢结合生成水，然而有一部分氧被酶催化形成超氧阴离子，后者又可以形成氧化氢，它们都属于自由基。自由基有很多种，如氧自由基和羟自由基。一般来说，动物体组织内自由基较少，其参与体内的重要有益的反应。但当机体处于病理或应激时，体内自由基产生过多，就使机体许多重要的生物大分子发生不可逆的氧化损伤，从而导致细胞结构和功能的破坏甚至导致细胞的突变。由于MT具有特殊的化学结构，其中的金属具有动力学不稳定性，巯基具有亲核性倾向，使得MT易与某些亲电性物质，特别是与某些自由基相互作用。
(三) 抗肿瘤功能
近年来，MT与某些抗肿瘤药物间的相互作用已成为研究重点，深入研究MT与肿瘤的关系可望获得治疗肿瘤的有效药物。然而，有一些研究支持MT促进肿瘤细胞的生长的说法，其实是通过两种机制：
1)MT 可以向各种转录因子提供Zn，包括肿瘤抑制基因产物如P53 ，体外实验证明硫蛋白可以调节激活SP1 的转录；
2) MT能抑制细胞死亡，因此可作为抗肿瘤药物。
二、 金属硫蛋白提取工艺
金属硫蛋白(MT)是一类普遍存在于生物体内的低分子量(6-7kDa)、富含半胱氨酸、热稳定性、可诱导型非酶蛋白，它能广泛地被重金属、电离辐射、化学药品、激素、应激激素等多种因素诱导表达合成。
(一) MT的诱导
MT 的最显著的生物特性是其可诱导性。已知的诱导因素有金属、激素、四氯化碳中毒、阿片样物质、阿霉素和其他物质（如cAMP 、干扰素和白细胞介素1 等）可进行诱导；各种应激，如压力、刺激、进食、体力限制、高温、寒冷以及由于炎症和细菌内毒素引起的组织损伤均能使MT 合成增加。目前主要靠用金属镉或锌诱导动物肝脏合成MT ，因其产率低，而价格昂贵（Sigma 公司产品超过30 美元/ 毫克，国内MT 含量90 ％以上者30 ～50 元/
毫克），大大影响了MT 的开发应用。
1. 金属对M T 的诱导
1) 锌对MT 的诱导
2) 镉对MT 的诱导
3) 硒对MT 的诱导
2. 激素对M T 的诱导
(二) MT的提取与分离纯化
1. MT的提取
可用缓冲液匀浆后直接离心法，有可在分离过程中短时间加热处理法等。
2. MT的分离纯化
一般最常用的方法是凝胶过滤和离子交换技术相结台的层析法。
(三) MT的检测方法
1. 酶联免疫吸附法( ELISA ) 法检测金属硫蛋白
2. 毛细管区带电泳技术( C Z E ) 检测金属硫蛋白
3. 高效液相色谱方法( H PLC ) 检测金属硫蛋白
4. 巯基显色法
三、 MT的应用 1. MT与衰老
人体内有一套抗氧化系统，MT就是其中的一种。MT清楚自由基的能力非常强。当人步入中年行列后，适当补充MT，有助于延缓衰老并预防疾病，提高中老年人生命质量，保持青春和活力。
2. MT与美容
MT在美容护肤方面,具有六大特殊功效:
(1).清除造成人体衰老氧自由基和羟基自由基，从而起到延缓皮肤衰老功能
(2).抗辐射功能
(3).去色斑及防止色素沉着：
(4).加速皮肤炎症康复
(5).解除重金属毒害功能
(6).缓解皮肤过敏性反应。
3. MT与儿童锌缺乏症
随着生物高科技的不断发展进步，尤其在人体的补锌方面已发展到了分子研究水平。经大量动物实验和临床证实：利用金属硫蛋白（MT）补锌，已可完全代替过去传统补锌的方法。从科学的角度来讲，金属硫蛋白应称为锌金属硫蛋白（Zn-MT），从Zn-MT分子结构来看，每个Zn-MT分子都会结合5-7个锌离子，Zn-MT进入人体后，Zn离子很快被置换出来。同时在体内发生一系列生理反应。Zn离子就会作用到人体细胞与组织中去，完成补锌的过程。
4. MT与肿瘤
研究表明，MT作为自由基消除剂，能强力有效清除体内的垃圾--自由基，减少自由基对机体的损害作用，激发机体免疫功能，增强机体防癌和抗癌作用。此外，MT还可减轻肿瘤患者放疗、化疗的副作用，例如，MT所含硫基，易与亲子顺铂结合，减轻了顺铂对机体局部组织器官的毒性，同时MT还可增加肿瘤对顺铂敏感性。MT抗辐射作用还可减轻放疗、化疗引起的毒副作用。因此，MT对肿瘤患者有辅助治疗作用。
5. MT与冠心病
经测定，在动脉粥样硬病人体内自身抗氧能力有所降低，才使自由基在体内得不到及时清除，造成体种种病理性变化。MT即金属硫蛋白，是迄今为止清除自由基最强的蛋白质。比超氧物歧酶（SOD）强一万倍以上。补充外源性MT对预防和治疗冠心病有很好疗效。在日本MT已作为心肌梗塞治疗获得专利并应用于临床。
6. MT与糖尿病
目前发现，MT是清除体内自由基能力最强非酶蛋白，由于其含有多个金属原子和20个还原性---SH而有效地防治糖尿病及其并发症发生。
7. MT与白内障
实验证明，白内障形成过程可以被自由基清除剂阻止，而且自由基清除剂可以降低晶状体混浊度。MT是自由基强有力清除蛋白，可以将体内（包括眼内）过剩自由基清除，保护晶状体免受自由基损害作用，从而防治白内障发生，对于已患白内障老年人，每天补充MT可以防止白内障发展，对治疗也大有好处。
8. MT与辐射
实验发现，MT含量丰富细胞或组织，可以抵抗离辐射或紫外线引起组织损伤。实际上，MT可以强有力地清除体内过量自由基，保护体免受损伤，所以经接触辐射人，适当补充MT可以防治辐射病发生。对于癌症患者，补充MT可以提高放疗和疗效果，防止或减轻辐射对身体不良影响。
9. MT与消化道溃疡 MT是一种强有效自由基清除剂，其分子量小，易于人体吸收，在消化道内将过量自由基清除，防止过剩自由基粘膜细胞损伤，从而防止溃疡发生。
10. MT与肝病
从以往研究中，我们不难发现，自由基是肝脏疾病一个重要因素，清除或对抗过剩自由基，对防止肝细胞变性和肝脏疾病发生是非重要。由于MT分子内含有20个具有还原特性---SH基，所以可以有效地清除体内过量自由基，达到防治肝脏疾病作用。
11. MT与肾病
实验发现：MT在肝肾含量丰富，但是，当肾脏受到感染，免疫损伤，或缺血时，自由基就会引起肾脏损害，影响肾脏功能发挥，导致疾病发生，所在适当补充MT可以防治肾病发生和发展。
12. MT与体内解毒
科学家们经过多年研究，发现MT（金属硫蛋白）在解除重金属中毒方面有突破性进展，MT是一种能与重金属元素高度亲和多肽或蛋白质。MT对各种不同金属亲和力不同，既能排出对人体有害重金属，又能保留住对人体有益微量元素。此外MT还具有无毒副作用的优点，是目前临床上所应用解除重金属方法所不能代替
13. MT与微量元素
经过美、日、德、中国等国科学家近四十年努力，发现MT具有极其独特和重要生理功能，在生命活动中起着非重要和广泛作用。MT在人体内参与微量元素储存、代谢，维持人体微量元素平衡，调节人体微量元素代谢，使人体组织细胞发挥正有序生理功能。
14. MT与动物应激
金属元素、糖皮质激素等多种因素均可诱导合MT，成各种生理病理或心理应激也能诱导MT的合成故，MT被认为是一种急性期蛋白。因此MT必然与应激及应激性疾病有紧密联系。
15. MT与环境保护
MT可作为重金属污染物、潜在重金属污染暴露和毒性效应早期预警的主要生物标志物，以及作为环境中重金属污染胁迫与风险评价以及监测的分子生态毒理学诊断指标，对制定预防性的管理措施，及时监控环境污染具有重要的现实意义。为了促进金属硫蛋白相关的环境科学研究，有必要对作为生物标志物的金属硫蛋自在环境检测方面的研究进展与应用现状进行评述，并展望其今后的研究方向。
四、 MT的研究展望
Mt的研究已有50多年的历史。对其结构、特性、基凶调控及生物学功能的研究日趋深入，研究成果已涉及医学、毒理学、环境科学、营养学、生物工程、美容护肤等各个领域，应用前景十分广阔．随着研究方法的不断改进和完善，Mt的研究将不断深化发展。Mt制备的药物具有高活性的抗衰保健作用．可用作超氧化物歧化酶的替代产品，也是极其有效的自由基清除剂，用作化妆品的生物型添加剂．使化妆品更具滋润皮肤、防止皱纹、增白防晒和保持生理活性的综合功能。用于营养保健食品的生产．具有增强机体应激反应能力、调节微量元素的作用，适应于高血压、脑血栓、动脉硬化、糖尿病等多种病人的特殊需求。用作畜禽饲料的生长激素．可加快牛、羊、猪、鱼的生长发育。降低饲喂成本和提高养殖效率；与植物基因工程相结合，可培养出具有高含锌量的转化基因蔬菜和各种营养蔬菜。
Mt作为食品添加剂生产的各种具有特殊生理调节功能的营养保健食品，将受到市场的青睐。成为人们食品消费的新热点。作为动物脏器提取物在化妆品生产中具有明