四氢叶酸，英文名为Tetrahydrofolic acid，常温常压下为白色至褐色固体，具有较强的酸性，可溶于碱性水溶液和强极性的有机溶剂。四氢叶酸是一种由叶酸经两步还原而得的生物辅酶，它的合成需要叶酸还原酶和二氢叶酸还原酶的协同催化，该活性分子在生物体内转移一碳化合物的过程中具有重要作用。
图1 四氢叶酸的性状图
四氢叶酸是叶酸的辅酶，亦称辅酶F，它是叶酸的还原物，（FAH4）接触空气容易氧化。该物质是辅酶形式的叶酸的母体化合物，当叶酸缺乏或某些药物抑制了叶酸还原酶，使叶酸不能转变为四氢叶酸，都可影响血细胞的发育和成熟，造成巨幼红细胞性贫血。
四氢叶酸是一碳基团转移酶的辅酶，具有传递一碳基团的作用，是许多生物合成反应所必需的辅酶，其分子中的N5和N10是结合一碳基团的部位。因一碳基团是生物体内合成嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的原料之一，所以叶酸在核酸的生成过程中起着重要作用，并对蛋白质的合成和细胞的生长产生影响。在具有c1基中间产物的嘌呤和嘧啶核苷酸的合成，甘氨酸与丝氨酸的转换，组氨酸的分解等过程中具有辅酶的作用。在动物中，四氢叶酸是经由二氢叶酸的二个阶段还原反应而生成。氨甲蝶呤在此步骤中抑制辅酶的合成。在微生物中，二氢蝶酸和谷氨酸结合而生成二氢叶酸。
若机体内缺乏四氢叶酸，则使多种生物合成反应受阻；高等动物最典型的表现为血红细胞的发育和成熟受到影响，易发生巨幼红细胞性贫血症；人在怀孕期，由于需要量增高可导致缺乏，严亏者可使胎儿发生神经管畸形。体内叶酸经叶酸还原酶的还原作用和维生素Bi2的催化作用后变成四氢叶酸，后者是DNA合成过程中必需的辅酶。因此，维生素B12或叶酸缺乏都可致该活性物质减少，进而引起DNA合成减少。幼稚红细胞内的DNA合成减少使其分裂和增殖时间延长，导致细胞核的发育落后于胞浆(血红蛋白的合成不受影响)的发育，使红细胞的胞体变大，形成巨幼红细胞。由于红细胞生成速度慢，加之异形的红细胞在骨髓内易被破坏，进入血循环的成熟红细胞寿命也较短，从而造成贫血。
[1] 陈建新,潘继刚,夏炽中等. 四氢叶酸辅酶结构和性能的模拟及取代一碳单元转移反应的研究 [J]. 化学学报, 1998, 56(8): 8.
我们都知道叶酸对孕妇非常重要，但甲基四氢叶酸又是什么呢？
在上世纪30年代初，科学家从酵母和菠菜中发现了一种能够治疗孕妇贫血的物质。这种物质就是甲基四氢叶酸，但由于其不稳定无法提取，所以十多年后人们发明并生产出了叶酸来替代甲基四氢叶酸，叶酸可以在人体内转化为甲基四氢叶酸。
甲基四氢叶酸是天然叶酸的主要形式，也是活性的叶酸。活性叶酸包含一类物质，称为FOLATE；而叶酸是人工合成的，用来替代甲基四氢叶酸，称为FOLIC ACID。
因此，甲基四氢叶酸是叶酸的本质，而叶酸则是甲基四氢叶酸的替代品。
尽管叶酸廉价且稳定，但随着应用范围的扩大，人们发现了许多缺点，如效果不佳和副作用等。
在60年代，人们发明了甲基四氢叶酸的合成方法。
进入21世纪，科学家解决了甲基四氢叶酸的稳定性问题。
2017年，叶源酸作为甲基四氢叶酸的一种更稳定、更安全、更易吸收的形式问世。叶源酸接近甚至优于天然叶酸。
MTHFR，即亚甲基四氢叶酸还原酶，主要作用于叶酸代谢通路中将5,10-亚甲基四氢叶酸转化为甲基四氢叶酸。MTHFR的活性对叶酸代谢非常重要，而其活性取决于C677T基因段。对于C677T基因段正常的人群，这一代谢通路没有问题；而对于C677TT基因存在缺陷的人群（即叶酸代谢障碍者），他们的MTHFR活性不足，摄入的叶酸转化为甲基四氢叶酸的比例非常低。因此，如果人们无法获得足够的甲基四氢叶酸，就会发生生殖缺陷和同型半胱氨酸（HCY）血症。
据统计，中国叶酸代谢严重障碍人群超过26%，远高于欧美白种人群5%-12%的比例。与MTHFR C677T基因段正常的母亲相比，MTHFR C677T基因段突变的母亲生育神经管缺陷、唇腭裂、唐氏综合征和先天性心脏病婴儿的几率要高出数倍。
HCY含量升高会严重影响人体健康，对于处于孕期各个阶段的女性存在以下隐患：
备孕期间HCY升高会导致女性排卵功能异常，出现多囊卵巢综合征等问题。
孕早期HCY含量升高会导致自然性基复发性流产、胎儿停育和出生缺陷等问题。
孕中晚期HCY升高会造成胎盘三级绒毛膜小血管鼻塞和血管硬化，甚至导致胎儿循环系统血栓形成，进而引发羊水过少、胎儿生长发育受限和妊高症等不良后果。
哺乳期HCY升高会通过炎症反应、氧化应激和细胞凋亡等途径影响血管内皮功能，导致乳腺炎、乳腺增生等问题，进而降低乳汁质量。
HCY升高的原因在于甲基四氢叶酸不足，因此补充足量纯净的甲基四氢叶酸非常重要。叶源酸是由金康和信研发的活性叶酸经典产品，其对甲基四氢叶酸的折合率高达89%-95%，是市面上最高的。对于MTHFR活性正常的人群来说，叶源酸是极其安全和高度纯净的选择；对于MTHFR C677T基因缺陷的人群来说，补充叶源酸是唯一正确的摄入叶酸、规避隐患的途径。
L-5-甲基四氢叶酸钙（L-5-MTHFCa）是一种化学物质，其分子式为C20H23CaN7O6。作为四氢叶酸的衍生物，L-5-甲基四氢叶酸钙被广泛应用于食品添加剂和药品添加剂等领域。美国FDA已将其确定为一般安全物质。然而，由于其非常不稳定且对氧敏感，保存高纯度的L-5-甲基四氢叶酸钙用于食品和药物活性成分是一项具有挑战性的任务。
图1 L-5-甲基四氢叶酸钙的性状图
根据文献报道[1]，我们可以采用以下方法制备高纯度的L-5-甲基四氢叶酸钙晶体。首先，将19.4克L-5-甲基四氢叶酸溶解于160毫升水中，然后加入氯化钙进行反应。升温后，将溶液冷却并析晶得到L-5-甲基四氢叶酸钙晶体。通过结晶过程，可以显著提高L-5-甲基四氢叶酸钙的稳定性并延长其存放时间。最终，我们可以得到纯度为99.7%的L-5-甲基四氢叶酸钙晶体。
1. 将19.4克L-5-甲基四氢叶酸加入160毫升水中。
2. 使用30%氢氧化钠溶液调节反应液pH值为7.0，使用约80毫升氢氧化钠。
3. 将2克活性炭和2克Cellflock加入19毫升水中，搅拌。
4. 将悬浊液加入到澄清的L-5-MTHF混合液中，过滤并水洗。
5. 使用95毫升浓度为5.5 M的氯化钙溶液处理滤液。
6. 将反应液加热至90℃反应1小时后，趁热过滤并水洗。
7. 在45℃下使用真空干燥将得到的固体产物干燥。
通过上述实验操作，我们可以获得高纯度的L-5-甲基四氢叶酸钙晶体。
[1] 马勒, 莫泽, 埃格. 5-甲基四氢叶酸的稳定晶体盐. 中国专利, 1277197A. 2000-12-20
亚叶酸钙是四氢叶酸的N5-甲酰衍生物，是非对映异构体混合物的外消旋体，可在维生素B12的作用下脱去甲基形成四氢叶酸，后者在丝氨酸转羟甲基酶的作用下生成N-甲酰四氢叶酸。在DNA合成过程中，脱氧尿苷酸（dUMP）需要在胸苷酸合成酶（TMPS）的作用下接受四氢叶酸转化过程中所产生的甲基，形成脱氧胸苷酸（dTMP）。在此反应过程中，TMPS、四氢叶酸、dUMP三者形成一个过渡性的复合物，反应结束后复合物分解，释放出二氢叶酸、dTMP和TMPS。因此，四氢叶酸与嘌呤、嘧啶的合成以及氨基酸的代谢密切相关。
目前市面上还出现了左亚叶酸钙注射液，它是亚叶酸钙的左旋体，也是亚叶酸钙在体内的药理活性成份。在与化疗药物合并使用时，左亚叶酸钙只需一半的剂量即可产生与亚叶酸钙相似的疗效。然而，目前市售的左亚叶酸钙注射液的价格远远高于亚叶酸钙注射液，左亚叶酸钙注射液是否能够替代亚叶酸钙注射液，仍需要进行更多的疗效研究和经济学评价。
在临床上，亚叶酸钙的常见用法是与氟尿嘧啶注射液联合用于消化道的恶性肿瘤。亚叶酸钙的活性成份左亚叶酸钙在体内可转化为5,10-亚甲基四氢叶酸。氟尿嘧啶进入体内后首先转变为氟尿嘧啶脱氧核苷酸，与TMPS、5,10-亚甲基四氢叶酸、形成稳定的三联复合物，导致TMPS的功能受到抑制，不能生成dTMP，DNA合成过程受阻。氟尿嘧啶对TMPS酶的抑制作用受体内四氢叶酸水平的影响，外源性增加四氢叶酸的浓度能够提高氟尿嘧啶对TMPS的抑制作用。因此，在临床上，亚叶酸钙常常被用来提高氟尿嘧啶注射液的抗肿瘤疗效。
甲氨喋呤是一种叶酸拮抗剂，美国食品药品管理局（FDA）批准大剂量的甲氨喋呤单独应用或与其他化疗药物联合可用于治疗成骨肉瘤、急性白血病、支气管肺癌或头颈部表皮癌等，但大剂量的甲氨喋呤在使用时，必须应用亚叶酸钙进行解救。甲氨蝶呤等叶酸拮抗剂的作用是与二氢叶酸还原酶结合而阻断叶酸向四氢叶酸转化，从而抑制DNA的合成。亚叶酸钙进入体内后，可提供叶酸在体内的活化形式四氢叶酸，“解救”过量的叶酸拮抗物在体内的毒性反应，限制甲氨蝶呤对正常细胞的损害程度，通过相互间的竞争作用，逆转甲氨蝶呤对骨髓和胃肠道黏膜的不良反应，但对已存在的甲氨蝶呤神经毒性无效。
综上所述，亚叶酸钙不是一种化疗药，而是一种抗肿瘤辅助用药，并且仅仅在与涉及到叶酸代谢路径的抗肿瘤药物联用，可起到增效或解毒的作用。
亚叶酸钙是四氢叶酸的N5-甲酰衍生物，是非对映异构体混合物的外消旋体，可在维生素B12的作用下脱去甲基形成四氢叶酸，后者在丝氨酸转羟甲基酶的作用下生成N-甲酰四氢叶酸。四氢叶酸与嘌呤、嘧啶的合成以及氨基酸的代谢密切相关。
左亚叶酸钙是亚叶酸钙的左旋体，也是亚叶酸钙在体内的药理活性成分。在与化疗药物合并使用时，左亚叶酸钙只需一半的剂量即可产生与亚叶酸钙相似的疗效。
叶酸进入体内后在二氢叶酸还原酶的作用下，甲基化生成叶酸的活性成分——四氢叶酸(THF)。
亚叶酸，又称为甲酰四氢叶酸，是四氢叶酸的5-甲酰化衍生物，进入体内后不需要经过二氢叶酸还原酶的还原作用而代谢为有活性的5-甲基四氢叶酸，可用于对大剂量甲氨蝶呤（MTX）的毒解和5-氟尿嘧啶（5-FU）的增效作用。
亚叶酸钙（CF）是亚叶酸的钙盐，为非对映异构体混合物，含有等份的旋光异构体，即左旋L和右旋D，两者按1:1比率合成，其中左旋起主要作用，而右旋基本属于无活性成分。左旋L-CF，即左亚叶酸钙。
在药动学方面，临床前研究表明，右旋D-异构体可能与左旋L-异构体竞争转运到细胞中。
有文献表明，当静脉给予亚叶酸，可通过代谢为5-甲基四氢叶酸和从尿中排泄进而从血浆快速清除，然而发现其中右旋亚叶酸未被代谢并缓慢在尿中排泄，以超过左亚叶酸和5-甲基四氢叶酸的浓度持久存在于血浆中（临床用药评价公众号：表明非活性的右亚叶酸可能会在体内蓄积）。
另有文献表明，左亚叶酸可以亚叶酸一半的剂量在体外和体内就有相似的作用，在临床使用中可防止非活性异构体的干扰，特别是对于接受需大剂量亚叶酸的患者。
虽然二者在药理作用方面类似，但是在我国批准的适应证有差别。
相较于亚叶酸钙，左亚叶酸钙在我国目前仅批准用于消化道肿瘤的联合化疗中（临床用药评价公众号：增强氟尿嘧啶的抗肿瘤作用），并未批准用于大剂量甲氨蝶呤的解救及某些巨幼细胞性贫血。
FDA已批准左亚叶酸钙用于叶酸拮抗剂的解毒剂；对于大剂量甲氨蝶呤治疗后的解救仅批准用于骨肉瘤；也并未批准用于治疗因缺乏维生素B12而导致的恶性贫血和巨幼细胞性贫血（临床用药评价公众号：可能存在神经系统疾病进展的风险）。
普鲁卡因是一种局麻药，具有较慢的起效时间和短暂的作用时间。它通常通过注射给药来产生局部麻醉效果。为了延长普鲁卡因的局部麻醉作用时间，可以在溶液中加入少量肾上腺素。
磺胺类药物是一类抑制叶酸合成的药物，可以有效抑制细菌、沙眼衣原体和某些原虫的活性。然而，普鲁卡因和磺胺类药物不能同时使用。
一碳单位是指某些氨基酸在分解代谢中产生的含有一个碳原子的基团，如丝氨酸和色氨酸。它们在生物体内参与嘌呤和嘧啶的合成，并将氨基酸与核苷酸连接在一起。一碳单位必须以四氢叶酸为载体存在，而四氢叶酸是叶酸的活性形式。
叶酸是一种维生素，绿叶中含量丰富。四氢叶酸可以与一碳单位结合，将一碳单位从供体传递给受体。由于一碳单位参与重要的生命活动，所以四氢叶酸是细胞增殖所必需的辅酶。
细菌等微生物不能直接利用环境中的叶酸，只能从蝶啶、PABA（对氨基苯甲酸）和谷氨酸开始合成叶酸。叶酸的合成途径包括蝶啶和对氨基苯甲酸生成二氢蝶啶，二氢蝶啶与谷氨酸合成二氢叶酸，二氢叶酸在二氢叶酸还原酶的催化下生成四氢叶酸。
磺胺类药物与对氨基苯甲酸具有相似的结构，可以选择性地抑制二氢叶酸的合成过程。通过抑制四氢叶酸的合成，可以达到抗菌效果。然而，普鲁卡因作为酯类局麻药，可以水解为对氨基苯甲酸，从而拮抗磺胺类药物的抗菌效果。因此，普鲁卡因和磺胺类药物不宜同时使用。
为了阻断四氢叶酸生物合成通路的连续步骤，磺胺类药物可以与甲氧苄啶或乙胺嘧啶联合使用。这两类药物之间存在显著的协同作用。磺胺类药物减少细胞内二氢叶酸的浓度，从而增强与二氢叶酸还原酶的抑制剂的效应。
总之，普鲁卡因和磺胺类药物具有不同的药理作用，不能同时使用。合理的药物选择和使用可以提高治疗效果，并减少不良反应的发生。
亚叶酸钙是叶酸还原型的甲酰化衍生物，是叶酸在体内的活化形式。它具有解救过量叶酸拮抗物在体内的毒性反应的作用，有利于胸腺嘧啶核苷酸、DNA、RNA以及蛋白质的合成，同时能刺激白细胞的生长和成熟。亚叶酸钙主要用作叶酸拮抗剂的解毒剂，适用于口炎性腹泻、营养不良、巨幼细胞性贫血以及白细胞减少症等疾病的治疗。近年来，亚叶酸钙还被用作结肠、直肠癌的辅助治疗，与氟脲嘧啶联合应用可延长存活期。
亚叶酸钙杂质H的制备步骤如下：
1）制备（6R，6S）-5-甲酰基5,6,7,8-四氢叶酸的α-2,6-二氯苄基单酯
将500mg（6R，6S）-5-甲酰基5,6,7,8-四氢叶酸和56mg Na2CO3加入20mL二甲基亚砜中，然后加入317mg α-2,6-二氯苄基溴，混合物在室温下搅拌15小时。将反应混合物倒入250mL冰冷的水中，通过离心收集橙黄色沉淀。将沉淀物悬浮在另外的250mL冰冷水中，再次离心。丢弃滤液，将沉淀物冷冻干燥。通过快速色谱法纯化干燥的粗制混合物，得到纯的α-2,6-二氯苄基单酯。
2）分离（6R，6S）-5-甲酰基5,6,7,8-四氢叶酸的α-2,6-二氯苄基单酯
将20mg（6R，6S）-5-甲酰基5,6,7,8-四氢叶酸的α-2,6-二氯苄基单酯溶解在500mL 5:1 CHCl3-MeOH中，注入硅胶柱中，使用CHCl3-MeOH-乙酸的混合物进行洗脱。收集出现的两个峰，分别命名为A和B。重复该过程10次，蒸发溶剂并真空干燥，得到峰A和峰B的纯化产物。
3）脱保护5-甲酰基-5,6,7,8-四氢叶酸的（6R）和（6S）非对映异构体
将来自峰A和B的1mg固体分别添加到两个装有10mL 0.1NNaOH的试管中，经过一定时间后，用乙酸调节溶液的pH至7。将溶液注入白蛋白柱进行分离，得到纯的（6R）和（6S）非对映异构体。
[1] (US5698693) Process of separating the diastereomers of (6R,6S) -5,6,7,8-tetrahydrofolic acid derivatives.
甲氧苄啶是一种细菌二氢叶酸还原酶抑制药，属于磺胺增效药。它通过抑制细菌体内的二氢叶酸还原酶活性，阻止二氢叶酸还原成四氢叶酸，从而阻止细菌核酸的合成。
为了避免单用甲氧苄啶易产生耐药性，常常与磺胺甲噁唑或磺胺嘧啶合用或制成复方制剂。这种联合用药机理是磺胺甲噁唑与甲氧苄啶分别作用于细菌叶酸合成的不同步骤，从而双重阻断细菌的叶酸代谢，增强抗菌活性。
复方新诺明是一种常见的复方制剂，其中包含磺胺甲噁唑和甲氧苄啶。磺胺甲噁唑是一种广谱抑菌剂，通过与细菌体内的二氢叶酸合成酶竞争性作用于PABA，阻止细菌二氢叶酸的合成。甲氧苄啶则选择性抑制细菌的二氢叶酸还原酶活性，阻止二氢叶酸还原成四氢叶酸。复方新诺明的联合用药不仅增强了抗菌活性，还可以将抑菌作用转化为杀菌作用，减少耐药菌株的产生。
复方新诺明常用于治疗呼吸道、泌尿生殖道、胃肠道感染，以及卡氏肺孢子菌感染、伤寒沙门菌和其他沙门菌属感染。
甜菜碱，又称甘氨酸甜菜碱，是一种天然物质，最早在欧洲被发现，它是从甜菜制糖过程中提取的。化学名称为三甲胺乙内酯或三甲基甘氨酸。
甜菜碱在生物体内具有重要的渗透压缓冲作用，能够保护细胞、蛋白质和酶免受环境应激的影响。
此外，甜菜碱还是重要的甲基供体，每个甜菜碱分子可以提供3个甲基，参与蛋氨酸循环途径。其中，甜菜碱-同型半胱氨酸转甲基酶途径是体内重要的生化途径。
同型半胱氨酸可以通过两条途径甲基化为蛋氨酸。一条途径发生在肝脏和肾脏细胞内，依靠甜菜碱高半胱氨酸甲基转移酶（BHMT）的催化作用。另一条途径可以在所有体细胞中进行，通过亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）的作用，将四氢叶酸（THF）转变为5-甲基四氢叶酸（医维他），作为活性形式的叶酸。5-甲基四氢叶酸（医维他）将甲基传递给维生素B12，然后维生素B12在蛋氨酸合成酶（MS）的作用下将甲基传递给同型半胱氨酸，从而生成蛋氨酸。
孕产妇的营养对母体和胎儿的生长发育至关重要，特别是甲基基团的供给在整个孕期具有重要意义。
动物试验研究表明，受孕后小白鼠对甜菜碱的需求量增加，体内的甜菜碱储存一直保留到胚胎形成阶段。在人体中，母体血浆中的甜菜碱和二甲基甘氨酸浓度在妊娠20周后下降，并保持稳定。同时，血浆中的同型半胱氨酸浓度在妊娠期间下降，到妊娠中期达到最低水平。母体同型半胱氨酸是孕期健康的重要监测指标，但在20周前，母体血浆中的甜菜碱浓度可以作为同型半胱氨酸的预测指标。
高浓度的同型半胱氨酸可能与先兆子痫、胎儿早产、低体重儿和胎儿生长受限有关。当母体缺乏5-甲基四氢叶酸（医维他）时，甜菜碱可以通过蛋氨酸循环提供甲基。因此，补充甜菜碱是最有效的方法之一。
研究发现，母体摄入富含胆碱、甜菜碱和蛋氨酸的食物可以降低胎儿神经管畸形的风险。因此，在整个妊娠期间，摄入足够的甜菜碱对母体和胎儿的健康非常重要。
医维他?活性叶酸分段营养包中的Ⅰ段（备孕/孕早期）和Ⅱ段（孕中晚期/哺乳期）均含有甜菜碱，可以降低同型半胱氨酸的水平，促进叶酸的吸收。
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