广西大学考研,广西大学考研分数线
炎症是机体对感染、伤害或化学刺激引起的防御反应。慢性炎症会反复破坏细胞和组织,从而诱发多种人类疾病,包括肠道炎症。食源性生物活性肽具有来源广泛、吸收速度快、安全性高等优点,近年来研究发现食源性生物活性肽具有一定的抗炎活性并在肠道健康中起着积极作用,在炎症性肠病的防治中具有广阔的应用前景。
广西大学轻工与食品工程学院的沈圆圆、于福田,刘小玲*等就肠道炎症治疗现状,对目前国内外食源性抗炎活性肽的来源、制备、分离纯化、鉴定、活性评价及作用机制予以综述,并探讨了其应用现状,对此研究领域的发展趋势予以展望,旨在为肠道健康功能性食品的研究及开发提供参考。
1、食源性抗炎活性肽的来源
生物活性肽来源广泛,各种各样的食物蛋白已被用于提取生物活性肽。目前,从动物、植物及海洋生物中分离出多种具有抗炎活性的食源性生物活性肽;其中动物源抗炎活性肽的来源蛋白有鹿茸蛋白、昆虫蛋白、乳清蛋白、鲟鱼蛋白等;植物源抗炎活性肽的来源蛋白有玉米蛋白、小米谷醇溶蛋白、油菜籽蛋白、榛子蛋白等;海洋源抗炎活性肽的来源蛋白有极大螺旋藻、鲱鱼、蟹腿肌肉等。海洋生物占全球生物总量的一半左右,海洋生物资源已成为药物和营养保健应用中新型化合物的重要来源。
关于食源性抗炎活性肽的研究主要集中在从动物、植物、海洋生物身上提取活性物质,尤其以乳蛋白、大豆蛋白和鱼蛋白等物质中分离得到抗炎活性肽的研究较多,对微生物源抗炎活性肽的研究相对较少。另外,随着工业化的不断发展,随之而来产生大量废弃物或副产物,其中含有丰富的蛋白质资源被用作肥料、饲料或丢弃。为了生物资源的开发利用和可持续发展,加工副产物或废物越来越受到重视,并且在生产抗炎活性肽方面具有巨大潜力。近年来,酒糟、母鸡、鲱鱼副产物、菜籽、极大螺旋藻和玉米面筋都已用于生产食源性抗炎活性肽,这样可以提高企业的经济效益和资源的综合利用率。
2、食源性抗炎活性肽的制备
生物活性肽常用的制备方法有:酶解法、微生物发酵法、化学合成法、基因重组法、生物提取法和化学水解法。关于食源性抗炎活性肽制备方法的选择,需根据肽的种类,综合各方面因素,选择性价比较高的制备方法。在目前研究和实际应用中,食源性抗炎活性肽主要通过酶解法、微生物发酵法和化学合成法制得。
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酶解法
目前,酶解法是制备食源性抗炎活性肽最主要的方法。与微生物发酵法相比,酶水解的过程通常更快并且更易于控制。与化学合成法相比,酶解法制得的抗炎活性肽特异性更高,无有机溶剂或有毒化学物质的残留,已成为食品和制药工业中生产抗炎活性肽的优选方法。酶的特异性、酶解时间、酶解温度、酶/底物比和水解度等条件对肽的功能活性都有影响。在一些研究还通过体外模拟胃肠道消化的方法从食物蛋白质中产生出抗炎活性肽,试图确定在食用特定食物或食物蛋白质后,人体内可能产生的抗炎活性肽。
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微生物发酵法
微生物生长过程中分泌的蛋白酶可以降解食物蛋白而制备抗炎活性肽。酶解程度取决于蛋白质来源、菌种、发酵温度、发酵时间和pH等条件。与酶解法相比,微生物发酵制备抗炎活性肽的方法更加简便而且成本低。然而,由于微生物发酵法产生肽的得率低、特异性不强、质量不稳定等特点,阻碍了微生物发酵法在抗炎活性肽工业生产中的应用。
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化学合成法
食源性抗炎活性肽都可以通过化学合成的方法获得。食源性抗炎活性肽制备的经典方法是先寻找合适的食物蛋白质来源,然后利用蛋白酶或微生物发酵对其水解,所得水解产物进行抗炎活性评价。接下来,对水解产物进行分离纯化和鉴定以确定目标活性肽的序列,对鉴定的肽进行化学合成,并进一步评估其抗炎活性。与酶解法和微生物发酵法相比,化学合成法的副产物更多、肽易降解、成本高,所以在实际应用中受到了限制。常用的生物活性肽制备方法整理见表1。
3、食源性抗炎活性肽作用机制
食源性抗炎活性肽主要通过调节炎症细胞因子的释放、氧化应激反应、炎症相关信号通路及其转录因子的表达,以及调控肠道免疫及上皮屏障功能等作用机制来发挥作用。
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调节炎症细胞因子的释放
许多促炎或抗炎细胞因子在肠道炎症中发挥关键作用,例如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和IL-12等。TNF-α、IL-1β 和IL-8通过协同诱导其他细胞因子、趋化因子和黏附分子的产生来放大炎症。如IL-6与其受体结合后,它参与抗凋亡基因的表达,从而防止T细胞凋亡,活化T细胞不受控制的增殖最终扩大了炎症反应。这些促炎细胞因子的mRNA表达在炎症反应中似乎被上调。然而,IL-10作为抗炎细胞因子,可以抑制促炎细胞因子的合成,从而调节炎症反应。抗炎活性肽通过调节细胞因子的释放,即抑制促炎细胞因子合成或者上调抗炎细胞因子表达,从而减轻炎症细胞因子诱导的炎症。
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调节氧化应激反应
抗炎活性肽通过抑制诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和COX-2的表达来减轻氧化应激反应,从而调节炎症反应。一氧化氮(NO)和前列腺素E2(PGE2)的过量产生与iNOS和COX-2的过度表达有关。iNOS和COX-2是炎症过程中的关键酶,也是NO和PGE2合成的上游酶。例如正常情况下,巨噬细胞很少表达iNOS;但当LPS诱导巨噬细胞后,iNOS将大量表达并释放NO,从而导致炎症性疾病和细胞损伤。NO参与细胞间和细胞内信号传递,以及免疫和炎症过程中作为介导。免疫激活的巨噬细胞在炎症部位分泌NO进行组织修复以消除炎症,但是过量的NO会导致各种炎性疾病。因此,抑制NO的产生是治疗炎症性疾病的另一种途径。
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调控炎症相关信号通路及其转录因子的表达
细胞因子对炎症的影响最终还需通过胞内外信号转导途径完成。目前研究表明抗炎活性肽抑制细胞炎性反应主要与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核转录因子kappa B(NF-κB)通路有关。MAPK和NF-κB是负责调节促炎性细胞因子和介质如IL-6、IL-1β、TNF-α、iNOS和COX-2转录的最重要的两个途径,抗炎活性肽调节作用归因于其通过阻断NF-κB和MAPK信号传导途径抑制炎性基因表达。MAPK途径在将细胞外信号转导到许多生物过程中起重要作用,包括炎症、凋亡、细胞分化和增殖。MAPKs为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族,包括p38、ERK和JNK亚族。研究表明,MAPKs的激活是LPS诱导巨噬细胞信号转导的一个标志。当LPS通过与细胞膜上toll样受体4(TLR-4)结合而刺激时,MAPKs(p38、ERK和JNK)被磷酸化,随后其下游信号通路被激活,这与在LPS诱导的巨噬细胞中的NF-κB产生炎症介质有关。MAPK途径在炎症阶段中控制iNOS和COX-2表达中具有不同的作用。NF-κB在炎性疾病如IBD和结肠癌中起着至关重要的作用。NF-κB家族在哺乳动物中有5种蛋白,分别是NF-B1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p65)、RelB和c-Rel。在NF-κB经典通路中,静息状态下NF-κB静止地以同二聚体或异二聚体形式位于细胞质中,并与抑制蛋白IκBα 结合,后者通过隐藏NF-κB的核定位信号来抑制NF-κB通路。在受到包括LPS和炎性介质的刺激后,IκBα 被IκB激酶磷酸化。磷酸化的IκBα 导致其降解,并使游离的p65亚基易位到细胞核中。核易位后,p65亚基通过与其启动子结合而促进靶基因表达,包括iNOS和COX-2。因此,抑制NF-κB的活化被认为是调节多种炎症介质产生的重要靶标之一。
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调控肠道免疫及上皮屏障功能
肠道除了日常进行消化吸收的功能之外,还具有肠道免疫功能。肠道是人体最大的免疫器官,肠道免疫占全身免疫功能的70%。肠黏膜屏障作为人体的第一道防线,在免疫防御中起重要作用。肠上皮屏障作为肠黏膜屏障的重要防线之一,肠上皮屏障功能在肠道炎症中受损会导致肠上皮通透性增加,参与IBD的发病过程。近年来研究发现,食源性抗炎活性肽主要通过修复上皮细胞及细胞间紧密连接而改善肠上皮屏障功能,从而在IBD中发挥作用。
结语
随着肠道炎症发病率逐年上升,促使人们对基于天然、安全的替代药物或补充疗法进行研究,关于食源性生物活性肽抗炎活性方面的研究不断深入,越来越多的食物资源中分离出新型且活性较高的抗炎活性肽,其作为抗炎活性药物、肠道健康功能性食品等方面具有很大的发展潜力。目前对食源性抗炎活性肽的研究仍处于实验室阶段,难以批量生产,生产的活性肽分离设备需要进一步改进,使得食源性抗炎活性肽能够大批量生产。
目前,虽然已从食物蛋白质中鉴定出大量的抗炎活性肽,但对食源性抗炎活性肽构效关系的研究比较有限,因此很难确定其生物活性的特定结构特征,还需要进一步研究其分子机制。关于食源性抗炎活性肽胃肠道消化、吸收和转运机制还需详尽地阐明,因为有研究表明食源性抗炎活性肽不一定需要从胃肠道吸收才能发挥生物活性。胃肠道本身是一个很大的器官,食源性抗炎活性肽的局部作用是一个日益受到关注的领域。食源性抗炎活性肽通过体内和体外活性评价,证明其对肠道内环境具有一定的改善作用,它们通过几种机制发挥抗炎活性、增强或修复胃肠道稳态等健康作用。因为食源性抗炎活性肽在人体内的作用效果、最佳给药方式、给药剂量、稳定性、安全性等问题尚不明确,所以食源性抗炎活性肽的相关产品暂未上市,未来应将食源性抗炎活性肽由实验室水平研究向商业化产品转变。相信随着研究的不断深入,食源性抗炎活性肽对肠道炎症的作用机制也会越来越明确。
通信作者简介
刘小玲,博士,教授,博士生导师,现为广西大学研究生院副院长、巴马分院院长、轻工与食品工程学院教授,兼任广西食品工业协会会长、广西食品安全地方标准审评委员会委员、广西食品安全专家委员会专家、广西政府质量奖评审专家、广西营养学会副理事长、广西轻工协会副理事长、广西食品与包装机械协会副理事长、《食品科学》、《食品与机械》期刊审稿专家等职务。2005.09毕业于江南大学食品科学专业,获得博士学位;2009.5-2010.4在意大利比萨大学做访问学者;2008年晋升为教授,2013年聘为博士生导师。
主要研究领域包括:蛋白质功能性质与活性肽、水产加工理论与技术、广西特色资源与民族食品研发、食品安全风险分析与监控、地方标准建设等方面。主持或参与科研项目60多项,目前在研国家重点研发项目2项,广西创新驱动专项3项,广西重大基金项目1项,以及其他省市项目7项,在国内外科技期刊发表学术论文180余篇,其中SCI论文20多篇,获得授权专利15项,出版教材3本,获得广西科技进步二等奖1项,中国海洋科学技术奖二等奖1项,12项技术研究成果在企业得到应用。
本文《食源性抗炎活性肽对肠道炎症的作用研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷7期305-316页,作者:沈圆圆,于福田,赵笑颍,刘小玲。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210319-244。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改:广西大学轻工与食品工程学院沈圆圆硕士研究生;编辑:袁艺;责任编辑:张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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