FSAP|南昌大学李欣教授:乳源性生物活性肽如何在食物过敏中发挥免疫调节作用泛亚电竞
食物过敏是一种免疫系统异常反应,当机体接触到过敏原后,免疫系统会产生过度的免疫反应,导致过敏症状的发生,累及皮肤、胃肠道、呼吸道等器官,严重者甚至休克或死亡。牛奶、鸡蛋、小麦、大豆、花生、坚果、贝类和鱼类是食物里最常见的八大过敏原。
乳源生物活性肽(bioactive peptides,BPs)是一种从乳或乳制品中提取的天然活性物质,具有多种生物活性和保健功能。早在1979年,就在牛乳β-酪蛋白水解物中提取出了阿片样活性七肽,它具有类阿片受体活性,能够作为激素和神经递质发挥镇痛和调节人体情绪、呼吸、脉搏、体温的作用。到目前为止已经发现了多种乳源活性肽,酪蛋白和乳清蛋白是免疫调节肽的重要来源,研究表明乳源BPs在过敏反应中具有免疫调节作用,为食物过敏患者提供了一种新的治疗选择。
南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室谢芬(第一作者)、江西省食物过敏重点实验室李欣教授(通信作者)等围绕牛乳中的生物活性肽展开介绍,概括了其主要的生产方式和常见的乳源活性肽;解析了乳源生物活性肽在食物过敏中的作用机制,为活性肽在过敏的缓解和临床治疗中提供研究思路。
乳源生物活性肽可通过酶解、发酵、化学合成和基因工程获得,前两种生产方法较为常见,化学合成多用于特定目标肽段的获得,基因工程手段较多的应用在工业化生产中。
酶解是通过酶水解牛乳蛋白来获得活性肽的方法,酶解反应条件温和、操作简单,是获得活性肽最常用的方法。但是多肽的生物活性可能会受到酶与底物比、反应时间、pH值和温度的影响泛亚电竞。在酶水解蛋白肽键后,乳蛋白的完整结构被破坏,特别是过敏原的表位,其结果是致敏性也降低。
微生物发酵是利用微生物发酵过程中产生的复杂酶体系,在微生物作用下,将大分子蛋白质分解成小分子的生物技术。常用的微生物有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母和霉菌等,它们能产生多种高活性的蛋白酶和肽酶,在牛乳发酵过程中产生不同的BPs。通过上述发酵体系可水解出具有抗菌、抗炎、免疫调节等生物活性的多肽。
化学合成是将氨基酸逐个连接得到特定肽段。固相合成和高效液相化学合成多肽被认为是多肽合成的有效方法。前者是利用各种化学溶剂和合成路线,将肽段氨基酸序列从C端向N端添加得到肽段序列;后者可实现短链多肽的定量和中链多肽的分离,可用于生产具有较高科学价值的多肽保健产品。化学合成可以精确地合成目标肽,但它更昂贵,操作复杂。
基因工程是将外源基因在体外重组后导入受体细胞,使基因在受体细胞内进行复制、转录、翻译和表达的操作。基因工程可以利用宿主生产异源蛋白或肽,扩大特定BPs的生产和产量,但目前仍处于探索阶段。表达牛乳蛋白的常用载体是大肠杆菌,也可以在真菌系统例如酵母中表达。利用基因工程技术可批量合成目标肽,适用于BPs的工业化制备。
乳源性BPs主要来源于牛乳、人母乳、水牛乳、山羊乳和绵羊乳等。牛乳是一种重要的能量来源,素有“白色血液”之称。酪蛋白占牛乳蛋白的80%,包括αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白,剩下的20%左右是乳清蛋白,由β-乳球蛋白(BLG)、α-乳白蛋白(ALA)、血清白蛋白和乳铁蛋白组成。表1列出了一些奶制品来源的常见BPs。
乳源BPs可通过促进免疫细胞增殖和转化、免疫分子的分泌和调节信号通路来影响过敏发生进程。免疫细胞和促炎/抗炎细胞因子在食物过敏中发挥着关键作用,乳源BPs可通过调节这些细胞增殖数量和细胞因子表达量,即抑制/上调促炎细胞因子合成或者抗炎细胞因子表达,影响机体过敏进程。
生物活性肽除参与免疫细胞的活化,还可参与信号通路上下游间的信息转导调控食物过敏的免疫应答过程,特别是炎症信号通路。目前研究表明活性肽的抑制细胞炎性反应作用主要和丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase,MAPK) 和核转录因子κB(nuclear factor κB, NF-κB)通路相关。乳源BPs主要是通过抑制MAPK 和NF-κB两条信号通路来发挥其在食物过敏中的抗炎活性,下调了促炎信号通路相关基因的表达。
肠道微环境的失衡可能先于食物过敏的发生,乳源BPs除可通过控制细胞因子的合成释放来调节肠道免疫炎性反应,还可影响肠道菌群的增殖,而肠道菌群可通过上皮细胞或树突状细胞与CD4+T细胞相互作用,影响其分化,间接调控食物过敏反应;并且肠道内环境中本身就存在免疫调节活性肽,比如潘氏细胞产生的抗菌肽和肠内分泌细胞分泌的多肽激素,而乳源BPs则通过胃肠消化后或经抗原提呈细胞加工后从食物蛋白质中释放出来,可直接作用于肠道或通过肠上皮吸收后作用于免疫细胞,从而改变肠道屏障、肠细胞和免疫细胞之间的信号传递和有益菌群的繁殖,刺激免疫系统并抑制过敏反应。
抑制炎症反应:过敏反应的一大特点是炎症反应的增强,导致组织损伤和过敏症状的发生。乳源BPs可以通过抑制炎症介质的释放、炎症细胞的活化和促炎信号通路的基因表达,减轻过敏炎症。
调节免疫细胞:乳源BPs可以通过调节免疫细胞的功能缓解过敏症状。例如,乳源BPs可以促进调节性T细胞的增殖,抑制Th2型细胞的活化及其细胞因子的分泌,使食物过敏反应倾向于Th1型。
保护肠道健康:肠道是免疫系统的重要组成部分,肠道健康与过敏反应密切相关。乳源BPs可以维护肠道屏障的完整性,调节肠道菌群的平衡,从而减少过敏原的吸收,降低过敏反应发生的频率。
总之,乳源BPs在食物过敏中具有重要的免疫调节作用,可以通过调节免疫细胞功能、炎症信号通路和肠道健康来调控食物过敏反应。所有这些牛乳衍生的BPs都可能成为保健品或药品中的有效成分,为预防/缓解食物过敏服务。随着对其作用机制的深入研究,相信乳源BPs将在食物过敏管理中发挥越来越重要的作用。
南昌大学食品学院教授,博士生导师,现担任EAACI(欧洲过敏和临床免疫学会)青年会员,首届中国研究型医院学会过敏医学专业委员会食物过敏组学委员,中国畜产品加工研究会会员,江西省女科技工作者协会理事,江西省食品科学技术学会理事,Food Science of Animal Products、Frontiers in Allergy杂志编委。主要研究方向为:食物过敏原结构与致敏性关联的分子机制;基于表位靶分子研发食物过敏原的基准检测新技术与应用;低过敏或无过敏乳蛋白关键技术研究与应用。先后主持1项国家重点研发项目子课题、4 项国家自然科学基金及多项省级课题,参与完成囯家“863”等国家级项目7 项。发表学术论文100余篇,SCI收录60篇。
南昌大学食品学院食品科学与资源挖掘全国重点实验室硕士研究生,主要研究方向为生物活性肽;重组蛋白;食物过敏。
Food Science of Animal Products(ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780)是一本国际同行评议、开放获取的期刊,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办,中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营,属于食品科学与技术学科,旨在报道动物源食品领域最新研究成果,涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料,研究内容包括食物原料品质、加工特性,营养成分、活性物质与人类健康的关系,产品风味及感官特性,加工或烹饪中有害物质的控制,产品保鲜、贮藏与包装,微生物及发酵,非法药物残留及食品安全检测,真实性鉴别,细胞培育肉,法规标准等。
为进一步促进动物源食品科学的发展,带动产业的技术创新,更好的保障人类身体健康和提高生活品质,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家肉类加工工程技术研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办,贵州大学共同主办,贵州医科大学、清华大学深圳国际研究生院、河南省大鲵保护与发展协会支持协办,中国食品杂志社《肉类研究》杂志、《乳业科学与技术》杂志、《Food Science of Animal Products》承办,钛和中谱检测技术(厦门)有限公司、贵州油研纯香生态粮油科技有限公司、岛津企业管理(中国)有限公司、四川安好众泰科技有限公司、贵州成义烧坊酒业股份有限公司、贵州黔醉酒业(集团)有限公司、黔东南民生食品有限公司、贵州普安红茶业(集团)有限公司等企业赞助的“2023年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”即将于2023年10月28-29日在贵州贵阳召开。
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