結構式
CAS：5451-09-2
分子式：C5H10ClNO3
分子量：167.59
中文名稱： 氨基乙酰丙酸鹽酸鹽
5-氨基乙酰丙酸
5-ALA
英文名稱： 5-Aminolevulinate hydrochloride
性質描述：白色或微黃色粉末。有吸濕性。對光敏感。溶于水和乙醇,極微溶于乙酸乙酯。熔點144～147℃(分解)。最大吸收波長(水中)266.5nm(ε23.0)。有刺激性。
生產工藝：通過重組后的大腸桿菌生產5-氨基乙酰丙酸，通過離子交換法分離。
用途：是一種廣泛存在于細菌、真菌、動物及植物等生物機體活細胞中的非蛋白氨基酸，近年來，5-氨基乙酰丙酸作為一種新型光動力化合物在醫學和農業領域具有廣泛的應用，它與苦杏仁酸結合使用，對治療粉刺痤瘡具有良好功效。它是5-氨基左旋糖酸脫氫酶的底物，用作生化研究。農業上它的用途有
1、5-ALA作為一種環境相容性及選擇性很高的新型光活化農藥，在農業領域應用非常廣泛。
（1）植物生長調節劑
近年來的研究表明5-ALA具有以下的功效：調節葉綠素的合成；提高葉綠素和捕光系統Ⅱ的穩定性；提高光合效率促進光合作用；促進植物組織分化、抑制在黑暗中呼吸、擴大氣孔等基礎生理活性。因此它并不單純是一種生物代謝中間產物，還參與植物生長發育的調節過程，具有類似植物激素的生理活性，可以作為植物生長調節劑在農業生產中使用。
（2）綠色除草劑
利用5-ALA生產的除草劑能夠殺死雙子葉植物類的雜草，而對多屬于單子葉植物類的谷物、小麥、大麥等農作物無害，具有選擇性除草作用。
其作用原理有兩種：第一種抑制GluTR的基因表達，阻止5-ALA的合成，以致植株因缺少5-ALA而最終死亡。哺乳動物中5-ALA合成不經由C5途徑，所以使用這類除草劑不會對人體產生不良影響。第二種能解除5-ALA合成的調控機制，促進5-ALA大量合成，如acifluorferr methyl可抑制植物中血紅素的合成，以致5-ALA和卟啉化合物大量積累，誘發光照下的過氧化反應。但由于5-ALA的市場售價較高，且用作除草劑需要較高的質量濃度，成本大，一時還難以直接應用。
（3）殺蟲劑
能夠引起家蠅、蟑螂等多種害蟲的體內生化代謝失衡，從而使害蟲發生痙攣乃至死亡，還有研究用以5-ALA為主要成分的卟啉殺蟲劑作用太原晉源區的中華稻蝗蟲，7d內處理組雄蟲全部死亡，而對照組雄蟲死亡數約為一半，雌蟲死亡數在低濃度下無明顯差異。
其原理為：5-ALA激活下可以產生活性氧，通過植物光合作用過程或觸發害蟲的細胞化學合成使陽光轉變為射線殺蟲劑而除蟲。此研究表明它是無公害的天然物質，具有生物降解性，又不引起害蟲產生抗藥性。可開發出一種新型綠色殺蟲劑。
2、 醫學上5-ALA作為一種新型光動力藥物，不僅用于局部或全身的皮膚癌的治療，還可用于膀胱癌、消化道癌、肺癌等的診斷。
3、5-ALA也是一種重要的有機合成中間體。由于其具有廣泛、安全的作用效果，且天然無污染，備受國內外學者及產業界的關注，具有廣闊的應用前景和市場開發前景。
5-氨基乙酰丙酸光動力療法治療痤瘡的作用機理
李綺霞1， 公玉舜， 趙曉輝
（山東省醫藥工業研究所;1.山東康達利藥業有限公司，山東濟南250100）
摘要：用5-氨基乙酰丙酸誘導產生原卟啉IX的光動力療法（ALA-PDT）已經發展成為非常有用的治療方法。近年來，有些作者報導該法對痤瘡有效。這種方法基于一個事實，即5-氨基乙酰丙酸誘導產生的原卟啉IX對皮脂腺有很強的選擇性。局部用5-氨基乙酰丙酸在人體毛囊和皮脂腺中轉變成有效的光敏劑（原卟啉IX）；在細菌中轉變成光敏劑（糞卟啉或尿卟啉），經光激發，引起光動力反應，繼而抑制皮脂分泌，滅活皮膚角化細胞并殺滅毛囊中的致病菌。這可能是ALA-PDT治療尋常痤瘡的作用機理.
關鍵詞：5-氨基乙酰丙酸 光動力療法 光敏劑 尋常痤瘡 機理
一．尋常痤瘡的病因
痤瘡（acne），又叫“青春痘”，是皮膚科常見的疾病之一。主要發生在青年期，多發于面部，初起多為白頭粉刺和黑頭粉刺，為圓錐形小丘疹，病情繼續發展則變成大小不等的紅色小丘疹，頂端可有米粒到綠豆大小的膿皰。可有輕度的瘙癢、觸痛或壓痛。炎癥繼續加重還可形成大小不等的暗紅色結節或囊腫，有時破潰流膿，稱為結節囊腫性痤瘡，是痤瘡中比較嚴重的類型。
形成中重度或結節型痤瘡的病因主要有以下三個方面：
（1） 皮脂腺功能亢進。皮脂腺的發育和分泌受雄性激素的支配，青春期雄性激素分泌旺盛使皮脂腺增大，引起皮脂分泌增多。有的飲食不當也可促進皮脂腺分泌。
（2） 毛囊皮脂腺導管角化過度，毛囊口變小或堵塞，皮脂分泌排泄不暢淤積在毛囊口，形成粉刺。
（3） 微生物的異常生長。皮脂分泌旺盛，如果排泄不通暢，造就了病菌生長繁殖的環境，使丙酸桿菌屬痤瘡桿菌（以下簡稱痤瘡桿菌）、葡萄球菌、毛囊蟲（俗稱“螨蟲”）等痤瘡病原微生物滋生繁殖,引起炎癥反應，導致紅腫化膿等現象。
二．ALA－PDT治療痤瘡的作用機理
5-氨基乙酰丙酸光動力療法(簡稱ALA－PDT)在國外已被批準上市,用于治療光化性角化病和皮膚癌，國外醫療機構用ALA－PDT治療痤瘡的報導很多，國內也有了報導。國內外學者對ALA-PDT治療痤瘡的作用機理進行了系統深入的研究，發現ALA-PDT同時具有效的抑制皮脂腺的分泌、抑制毛囊口上皮細胞的角質化、殺死毛囊內痤瘡病原微生物等三個方面的作用，這三個因素正是痤瘡發生的病因，所以ALA-PDT治療痤瘡有獨特的療效。現將其主要作用機制綜述如下：
1.ALA—PDT對毛囊皮脂腺分泌的抑制作用
原卟啉IX和糞卟啉、尿卟啉等卟啉類化合物都是光敏物質，在一定波長的光照射下，在生物體內發生光化學反應，放出單態氧和其他自由基使細胞損傷、凋亡，被稱為光毒性損傷,從而達到治療某些疾病的目的。 1990年，Dimitrios X等人研究小鼠全身用ALA后產生的原卟啉IX(ppⅨ)與光毒性損傷皮脂腺和毛囊的關系。給藥后在一定時間內，對試驗組織冷凍切片，進行熒光顯微觀察，發現皮脂腺內產生原卟啉IX的強紅色熒光，而在上皮和毛囊內則弱得多。試驗動物經白光照射后，光損傷的位置和嚴重程度與紅色熒光的位置和強度密切相關。
另據Mee Sook Jun等人報道，從頭皮移植術病人取得有毛的頭皮部位樣本，顯微解剖后將所有細胞在含有ALA的培養液中培養，測定各種細胞中的ppⅨ含量，發現在真皮乳頭細胞、表皮角化細胞、外根鞘細胞、纖維原細胞和皮脂細胞中是依次遞增的，平均數±標準偏差分別為219±22.6＜ 422±88.6＜ 457±31.2 ＜570±15.8 ＜679±29.7(ng/µg蛋白質)。在受試細胞中,皮脂細胞中的ppⅨ含量最高，是真皮乳頭細胞的三倍多。
在低溫切片中, ppⅨ的熒光圖象顯示了ppⅨ在離體毛囊皮脂腺單元中的位置，在加ALA培養6小時的毛囊皮脂單元中，只有皮脂腺周圍區域ppⅨ的表達最明顯，而對照樣品未見ppⅨ（見Fig.2）。在培養24小時的單元中（Fig.2E），全部毛囊皮脂腺單元，包括皮脂腺，毛囊和表皮，都有明顯的ppⅨ表達。在毛球基質和外根鞘細胞中都有強的表達，毛囊皮脂腺單元的真皮乳頭細胞中表達較弱,而皮膚纖維原細胞沒有表達。說明PpⅨ表達的位置和密度與毛囊皮脂腺單元中細胞密度及增殖活性有很大關系。見H&E染色和Ki-67測定本研究證明，人的離體毛囊皮脂腺細胞用ALA處理后，產生明顯的原卟啉Ⅸ，皮脂腺周圍區域ppⅨ的表達最明顯，親脂性的ppⅨ容易在皮脂腺中油脂充足的環境中累積,當光照時產生光毒效應,損傷皮脂細胞,從而減少了皮脂腺的分泌。
2.ALA-PDT對毛囊皮脂腺過度角質化的抑制作用：
Dimitrios X等人[3]用小白鼠全身給予ALA后經一定時間用白光照射，取樣進行組織學研究，顯示皮脂細胞受損、角化細胞出現彌漫、疏松。用家免耳外涂抹煤焦油，制作痤瘡的病理模型，病理切片可見角質層增厚，呈明顯角化過度，毛囊口部位有由皮脂、角化細胞及角化不全細胞組成的栓塞物。對這一模型進行ALA-PDT治療試驗，涂ALA后，皮膚角化細胞及皮脂腺吸收了外源性ALA，轉化為原卟啉Ⅸ，經波長為630nm 劑量為150J/cm2的光照，皮膚角化細胞及皮脂細胞被滅活。病理切片可見，表皮增厚明顯減輕，毛囊口擴張程度減輕，其中的角化物質疏松、減少，部分已接近正常組織，治療組與對照組相比，有明顯的統計學意義（P<0.01）。
3.ALA－PDT對毛囊內病原微生物的滅活作用
(1).外原性ALA使病菌的內原性卟啉數量增加、但卟啉結構不同：Stale Ramstad等人[5]研究發現,加入ALA后培養的痤瘡桿菌產生內原性卟啉的數量明顯的高于未加入者，（見Fig3）。可能與加入ALA后的培養條件不同,菌內產生的內源性卟啉的種類和數量也不同，導致了光滅活作用的不同。在有或沒有1.8mM ALA的平板培養基上培養痤瘡桿菌，用痤瘡桿菌熒光發射光譜定性細菌內積累的卟啉情況，典型的光譜如Fig3所示。可以看出，培養基中加入ALA能顯著提高痤瘡桿菌內卟啉的數量。接觸ALA的細菌有兩類熒光光譜：一種類型最大發射在635nm，伴有一個稍弱的580nm峰和大約615nm的肩峰(Fig3)。635nm波段很可能是由原卟啉產生的，說明在這種情況下，細菌優先蓄積原卟啉；580nm波段可能是由金屬卟啉引起的；而615nm的肩峰可能說明有糞卟啉和/或尿卟啉存在。與之對比，另外一種類型的光譜的特征為：最大發射在615nm，帶有一個稍弱的580nm峰和大約635nm肩峰。這種情況中,似乎主要累積的是糞卟啉和/或尿卟啉。因此看起來加ALA培養的痤瘡桿菌能導致兩種結果：(1)優先蓄積原卟啉（ALA-PP）；(2)優先蓄積糞卟啉和/或尿卟啉(ALA-CP/UP)。
參考文獻:
1 脫落酸和6-芐氨基嘌呤對離體小麥葉片δ-氨基乙酰丙酸形成的調節作用 黃海;湯玉瑋 植物生理學報 1984 (4),347-351
2 δ-氨基乙酰丙酸的合成 沈真;陳玲玲;徐杰誠 有機化學 1987 (4),278-280
3 吲哚乙酸對離內化黃瓜子葉轉綠過程中δ-氨基乙酰丙酸積累的影響 朱亮基;王勇 南開大學學報 1990 (2),17-21
4 一種新型低毒除草劑-氨基乙酰丙酸 王德成 現代化工 1990 (4),59-60
5 氨基乙酰丙酸農藥的合成方法 中國專利 1991 專利號：CN-1056868|1991.6.20|1991.12.11|
6 分光光度法測定δ-氨基乙酰丙酸的研究 文輝忠;范閔光 廣西化工 1997 (2),47-50
7 光合細菌產生5-氨基乙酰丙酸（ALA）的研究 劉秀艷;徐向陽;陳蔚青 浙江大學學報.理學版 2002 (3),336-340;參8
8 化學法與生物轉化合成5-氨基乙酰丙酸的研究進展 趙春暉;穆江華;岑沛霖 農藥 2003 (11),11-15;參36
9 異養培養光合細菌產5-氨基乙酰丙酸發酵條件的研究 趙春暉;穆江華;林建平;岑沛霖 精細化工 2003 (11),648-651;參10
10 5-氨基乙酰丙酸的應用及合成方法 付士凱;李偉華;時建剛 山東化工 2003 (3),24-27;參19
11 5-氨基乙酰丙酸的光動力應用研究進展 王俊卿;張肇銘 微生物學通報 2004 (3),136-140
12 生物質生產乙酰丙酸及其衍生物5-氨基乙酰丙酸的進展 陳育如;駱躍軍;李雪梅 林產化學與工業 2006 (3),113-117
13 反相高效液相色譜柱前衍生法測定發酵液中的5-氨基乙酰丙酸 范理;林建平;劉曉俠;秦剛;岑沛霖 分析化學 2006 (7),937-940
14 δ-氨基乙酰丙酸 喬東宇;尹先清;黃小溪 精細與專用化學品 2006 (16),10-12
15 生物合成5-氨基乙酰丙酸的發酵條件 于海艷;張興;李枝玲;劉曉娟;林謝華 化工進展 2006 (10),1217-1221
16 高產5-氨基乙酰丙酸光合細菌株的分離鑒定 完顏小青;謝數濤;孫勇;袁嘉恩 暨南大學學報. 自然科學與醫學版 2006 (5),760-766
17 高產5-氨基乙酰丙酸光合細菌株hemA基因的克隆與序列分析 孫勇;吳任;章力;李慕嬋;雷臘梅;謝數濤 暨南大學學報. 自然科學與醫學版 2007 (5),518-523
18 RP-HPLC測定鹽酸氨基乙酰丙酸及其散劑的含量及有關物質 陳祝康;彭興盛;吳偉 中國藥學雜志 2007 (24),1895-1897
19 從發酵液中分離提取5-氨基乙酰丙酸鹽酸鹽的新工藝 張露露;林建平;朱力;單曉奇;于曉;岑沛霖 高校化學工程學報 2010 (4),626-631