精氨酸屬於人體中相當重要的非必需氨基酸之一，目前在醫學臨床上廣泛被 利用。精氨酸具有很多營養生理作用，如可能刺激部分荷爾蒙的釋放與關閉(如 表三)、減輕動脈硬化、減輕動脈硬化、參與免疫反應、參與尿素循環中NO及減 緩中樞疲勞等等。因此，精氨酸的生理功能越來越受到重視。
(一)精氨酸合成與代謝 1. 精氨酸的合成
動物體內之精氨酸主要有三個來源：一是源於食材，食材中約有 40%的精氨 酸在小腸内直接被分解消化，其餘進入體循環(進入其他器官組織)，這是精氨酸 的最主要來源 (Wang, 2009) ；二是源自於基體蛋白質的周轉代謝，當動物禁食 時高達 80%精氨酸源自於基體蛋白質的分解；三是源自於體内其他氨基酸如谷氨 酸、脯氨酸等的轉化(内源合成)。
過去動物生物化學及動物營養教科書上所述的精氨酸内源合成部位是肝臟，
但事實並不一定，Li 等 (2008) 研究發現，精氨酸在肝臟中的含量為 0.03～0.10 mml/L，遠低於其他氨基酸在肝臟中的含量(0.5～10.0 mml/L)。瓜氨酸在精氨酸 琥珀酸合成酶和精氨酸琥珀酸裂解酶的作用下轉化成精氨酸，這兩種酶在肝臟内 始终保持較高程度的活性，但是轉化成高濃度的精氨酸會負反饋調節精氨酸的生 成，在精氨酸酶的作用下分解成鳥氨酸和尿素，來阻止精氨酸進入體循環中。血 漿内的瓜氨酸和粒線體内的鳥氨酸是内源性精氨酸合成的前驅物質，瓜氨酸是由 腸吸收性上皮细胞分泌的。如圖 2-3-1 所示，以豬為研究對象反映哺乳動物中瓜 氨酸和精氨酸在各组織器官之間的代谢，與最近研究指出的精氨酸和瓜氨酸在人 體内代謝模式相同 (Ligthart, et al, 2008) 。由此可知，通過鳥氨酸循環後肝臟中
的精氨酸將不會自行合成，這與 Li 等 (2008) 研究结果一致。所以對於哺乳動物 而言，内源合成的精氨酸主要通過小腸-腎代謝系統完成。在成年動物體內，瓜 氨酸的合成場所是小腸，合成的瓜氨酸釋放到其他組織中，作為合成精氨酸的前 驅物。腎臟的生化環境，特别是精氨酸酶的低活性有利於精氨酸的合成 (Rogers, Freedland, & Symmons, 1972；Szepesi, Aver, & Freedland, 1970) ，在腎臟中精氨 酸的合成部位是腎臟的皮質，而 85%精氨酸酶是在腎臟的髓質，所以腎臟是合成 精氨酸的另一重要的場所，在成年動物體内，由小腸分泌的瓜氨酸在腎近端小管 内被精氨酸琥珀鹽移解酶快速轉化成精氨酸。幼年動物合成精氨酸的主要場所是 小腸，Blachier 等人研究發現，豬腸上皮細胞具有將瓜氨酸和鳥氨酸轉化成精氨 酸的能力。
圖 2-3-1 瓜氨酸和精氨酸各器官之間的代謝關係 (改編自 Ligthart, et al, 2008)
糧食
肝臟
腎臟
體循環 小腸
鳥氨酸 脯氨酸
腎外細 胞 血液中支鏈氨基酸
谷氨醯胺
鳥氨酸
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2. 精氨酸的分解代谢
精氨酸在哺乳動物體内代寫途徑如圖2-3-2所示。精氨酸在動物體内直接代 謝途徑有二：一是在精氨酸酶的作用下分解為鳥氨酸和尿素，鳥氨酸是合成多氨 類物質的前驅物，多氨是重要的生物學調控物質，尤其與DNA、RNA以及蛋白 質的生物代謝有關，在細胞生長、增殖及分化中有重要的作用 (Nieves, &
Angkamp, 2002)；二是在一氧化氮合成酶(nitric oxide syntheses, NOS)的作用下，
精氨酸被分解成等分子的瓜氨酸和NO，NO可以作為信號分子參與基體内多種調 節，包括免疫調節。另外，精氨酸、甘氨酸和蛋氨酸共同合成胺基乙酸和磷酸肌 酸，肌酸能夠在身體運動時迅速補充能量。精氨酸在動物體内的代謝途徑是經過 鳥氨酸循環生成氨後，再生成嘌呤，然後隨嘌呤降解成尿酸而排出體外。小腸是 精氨酸降解的主要場所。精氨酸參與體内免疫調節作用主要是通過“精氨酸酶”
途徑和NO途徑。參與兩條途徑的基底物均為精氨酸，如圖2-3-2所示，兩條途徑 之間存在著相互競爭抑制，如NOS可以產生精氨酸酶抑制劑，抑制精氨酸酶的活 性。
圖2-3-2 哺乳動物體内精氨酸的代謝途徑(引自Mottis, 2007).
(二)精氨酸之功能
1. 精氨酸可促進生長精氨為半必需氨基酸 (Semi-essential amino acid)，是人體不可或缺的營養成 分，能維持腦下垂體正常功能、促進生長激素的分泌、生長激素具有加速人體內 組織細胞再生及修護能力，因此能幫助生長並增加肌肉強度及延長細胞生命，臨 床實驗顯示靜脈注射精氨酸對於生長激素及促進生長分泌的因子都有影響 ( Carlson et al., 1989; Iwasaki et al., 1987) ，另外，補充 1. 2g 精氨酸與離氨酸 ( lysine) 會增加血清中之生長激素( somatotrophin) ( Jacksonet al., 1968) 。
2. 精氨酸增加免疫力與減輕動脈硬化及惡化
精氨酸可被一氧化氮合成酶催化，氧化產生一氧化氮及瓜氨酸，所以精氨酸 為一氧化氮(NO)的前驅物。神經細胞中產生的一氧化氮可增強長時間記憶能力，
對記憶及學習具有促進作用。內皮與上皮細胞中製造足夠之一氧化氮可促使周遭 組織擴張，對小動脈之血壓調節、氣管收縮、腸胃平滑肌鬆弛都很重要。若一氧 化氮產生於血管內皮細胞，可減輕動脈硬化的進行及惡化，改善受損之血管功能，
而達到保讓心血管之作用。甚至有研究顯示精氨酸補充搭配運動會降低短時間的 血壓 ( Schaeter et al., 2002) 。Kang 等 (2014) 亦分析了自1966至2013年9月發表 有關補充L-精氨酸對免疫功能影響的所有隨機對照實驗，共有321名患者被纳入 此研究，分析結果顯示與對照组相比，L-精氨酸组CD4+ T细胞的增殖顯著增加，
且感染併發症之發生率降低。當免疫系統的巨噬細胞產生高量一氧化氮，是巨噬 細胞殺死微生物及癌細胞的主要武器，對於人體有保護與防衛功能。已有許多醫 學臨床研究證明精氨酸在免疫力的效用 (Field et al, 2000) ，因此在歐美等先進 國家，臨床上為了有效提升重症病態的免疫力及降低感染率，常會使用精氨酸，
但在運動員方面仍需要更多的實驗來證賞。
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3. 精氨酸可平衡血中氨的濃度
精氨酸具有多重的生理功能，精氨酸可能藉由合成一氧化氮來刺激血管擴張 及增加血流量，增進代謝產物的移除 (Schaefer et al., 2002) 。精氨酸是一種非常 有效刺激胰島素和血糖素分泌的氨基酸 (Floyd el at, 1966) 。精氨酸亦為尿素循 環的中間產物，可經由精氨酸酶分解產生鳥氨酸及尿素。因此精氨酸可能提高尿 素循環的速率，可促進血氨代謝 (Tsuei et al., 2005)，因此精氨酸可能可以促使尿 素循環將體內有害的氨 (ammonia)，轉換成無害的尿素排出 ( Carlson et al., 1989;
Iwasaki et al., 1987)。