近20年的研究发现,某些食物蛋白质含有生物活性肽(Bioactive peptides, BAP),它们在消化过程中被释放,这些存在于消化腔内的BAP可与特殊受体结合,参与采食、消化、代谢和内分泌调节。目前已发现的食物源BAP妒有阿片活性肤、阿片活性拮抗剂、免疫调节肤、金属元素载体、抗菌和抗应激肽等。这一研究领域的发展,对传统的营养学和生理学概念提出了挑战,并迅速成为新的研究热点。美国畜牧杂志(1996)对此作了综合评述,指出这是"动物营养学的一个新的前沿"。可是对于这些生物活性肽的来源、产生、生化特性、生物学效应以及其作用机理都还知之甚少。近来有关饲料生物活性肽的研究,以乳源阿片肤活性物质即酪啡肽(β-Casomorphin,β-CM)的研究最为突出。本文就其在动物中的阿片作用作一简述。
1 乳源阿片肽的发源和生化特性
Brantl(1979)最早从β-酪蛋白的酶解液中分离出了阿片样活性物质,它是含有7个氨基酸的肽,被命名为β-CM。同年Zioudrou发现小麦谷蛋白α-酪蛋白的酶解产物中也含有阿片肽活性物质。此后类似物质也在面粉、燕麦等中被发现。这些饲料源阿片活性肤被总称为外啡肽(exorphines)。在诸多的外啡肽中,来源于β-酪蛋白的β-CM得到了最多的关注。试验证明β-CM的前体是β-酪蛋白的仍。70氨基酸残基序列,其结构为Tyr-Pro-Phe-Gly-Pro-Asn-Ser-Leu,这一序列在多种动物的乳蛋白中具有保守性,N-末端的酪氨酸为生物活性所必需。几种肤链较短的β-CM,都是11肽β-CM自羧基端水解掉不同数目氨基酸残基后的产物。为了便于区别,常在β-CM后标上各自的氨基酸残基数目,例如β-CM-11、β-CM-7、β-CM-5等。通常将含有7个氨基酸残基以上的β-CM称为酪啡肽原(Pro-Casomorphins-CM)。各种天然β-CM中以β-CM-5的活性最强。人工合成的β-CM-4酚胺(NH4-Tyr-Pro-Phe-Pro-
CONH2)对μ阿片受体亲和力要比天然β-CM高出25~100倍。
β-酪蛋白在消化道内被水解,首先产生的是肋-CM印丁CM-U小-CM-7),它能抵抗胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用,这种特性与其富含脯氨酸有关。BAP如含有极性或芳香环侧链的氨基酸残基,则在一定程度上有抵抗微生物的作用。如果含有脯氨酸残基,则抗微生物作用能力就更强。一系列研究已从人和猪肠道食糜中分离到β-CM或免疫活性物质,并在人和新生犊牛血浆中也检测到β-CM免疫活性物质。因此人们认为β-CM可被吸收,关于吸收机理则还不清楚。
2 β-CM对动物生理功能的影响
β-CM功能的发挥,必需与相应的受体结合,一些试验己经证明纳洛酮能逆转β-CM的在体效应。人们推测β-CM的在体效应主要是通过μ受体发挥的。现有的资料表明,小肠粘膜表面缺乏μ和δ受体。在整个消化道中,这两种受体主要存在于肠道肌层神经从中,因此β-CM只有完整的进入肠粘膜,才能与肠道肌层神经丛μ和δ受体结合,可通过神经途径引起呐派性阿片肽的释放。其他研究还显示μ-CM不能通过血脑屏障,其作用仅限于外用。总的看来,这些资料仍然是初步的,其作用途径尚待深入研究。有关μ-CM生理功能的研究主要包括:
2.1 对内分泌的影响
出现在消化道食糜的多肽片段,有些是最终产生BAF的前体,这些前体为在适宜条件下释放出功能短肤提供了框架结构。有些较大的前体分子中可能含有多种功能相似甚至功能相拮抗的多肤片段。
CMP(Casejnomacropertide,κ-酪蛋白上的106-161氨基酸残基片段)是惟一一种饲喂后0.5h就释放出来的"先锋肽",CMP的一种片段形式能抑制胃泌素的释放,从而抑制胃酸的分泌,另一种则抑制血小板的凝集。活性多肽作用的途径不是单一的,如脑内或静脉注射CMP,可抑制鼠和狗的胃酸分泌。
β-酪蛋白来源的β-CM-7具有阿片样活性,能够明显提高外周胰岛素和胃泌素的分泌,这种作用能被纳洛酮所逆转。Kanarrogirr等(1994)认为,β-CM可使血浆中生长激素(GH)和胰岛素生长因子(IGF)水平升高。Foretschel的试验表明,β-CM与肠道肌层神经丛阿片受体结合后可经神经传导引起垂体内源阿片肤释放。本研究室的试验也表明,湖羊皱胃灌注酪蛋白、谷蛋白后,随着食糜中阿片肤活性物质含量的提高,胰岛素分别提高115.6%(P<0.01)和94.94%(P<0.05),T3、T4浓度下降,并发现它可直接作用于胃窦粘膜促进胃泌素分泌。一些人认为酪啡肽对代谢激素的作用,与葡萄糖利用和采食行为有关。
糖基化肠肽(Glycomacropeptide,GMP)是κ-酪蛋白上的106~169糖基化片段,能促进胆囊收缩素(CCK)的释放。如果去除GMP上的N-乙酰神经氨酸,促CCK释放作用消失。大鼠室回肠灌注酪蛋白水解液,CCK免疫活性物质增加到300%,并维持较长的平台分泌期。雌性大鼠腹腔内注射β-CM-7(1Omg/mL)或它的类似物(Tyr-Pro-Gly-Pro-Phe-Pro-Ile,15mL),血中催乳素的浓度明显升高。
2.2 对采食的影响
阿片肽具有促进采食的作用,酪啡肽也同样具有该作用。一般说来阿片受体激动剂可加强采食,而括抗剂则相反,纳洛酮可使动物摄食选择能力变化。但也有日粮中酪蛋白增加,摄食量减少的报道。Foretschel认为β-CM与肠道肌层神经丛阿片受体结合后,经神经传导作用于摄食中枢影响摄食,但这可能仅是原因之一。酪啡肽对摄食的影响可能与酪啡肽对胰岛素、生长抑制素分泌及胃肠运动的影响密切相关。本研究室在湖羊试验中发现,随着食糜中阿片肽活性物质含量的增加,粗料采食量增加7.99%(O<0.05),机理研究认为阿片肽活性物质可能通过影响胃肠道运动和循环血液中胰岛素水平来改变采食量。
2.3 对胃肠道运动的影响
目前的研究表明,乳蛋白源阿片肽主要作用于胃肠道,产生各种局部效应。最早发现酪啡肤的学者Henschen证明,β-CM可使啄鼠回肠收缩力减弱。Haute论体外试验表明,β-CM使兔回肠和胃运动减缓。Daniel给小鼠肠道灌注酪蛋白和β-CM,发现食糜流量均降低,且这种作用能被纳洛酮逆转。Wortey证明,酶解酪蛋白产物中含有外啡肤,可延长胃排空和胃蠕动时间,这一现象在Shook、Gdllina和Gre-gory等的试验中得到证实。Tomme认为,β-CM作用于肠道肌层神经丛神经元,使之处于超极化状态,从而抑制其兴奋,并减少乙酞胆碱的释放,达到抑制胃肠运动的作用。β-Casomorphin具有延长胃肠道转运时间、抗腹泻、促进水和电解质吸收等作用,可能通过刺激胰岛素和生长激素的释放而发挥食后代谢调节。此外还发现,外源阿片肽对消化过程的调节作用有明显的种别特点。对单胃动物外啡肤延缓肠道运动,而对反当动物则有加快食糜流通速度的作用,这在一定程度上与外啡肤调节网瓣胃口开放有关。
2.4 对脂肪代谢及氨基酸转运的影响
牛的酪蛋白水解液能够提高过氧化物酶对低密度脂蛋白的氧化作用,酪啡肽上的酪酞氨残基对于这种效应至关重要。酪酞氨自由基被看作一种可扩散的催化剂,能够将血红素的氧化-还原势能转移到LDL的脂上,促进LDL的过氧化反应,在某些生理条件下,β-酪啡肽能够与小肠上皮细胞的表面紧密接触,并能改变L-亮氨酸穿过小肠壁绒毛膜刷状缘的动力常数Vmax
和Km,这种效应为纳洛酮所逆转。因此,β-酪啡肽被称作肠物质转运系统的化学信号结构。 2.5 促进钙的吸收
Meise,等在分离上述β-CM-11阿片肽的同时,还从牛的αsl-酪蛋白中得到一个磷肽,称酪磷肽(Caseimmophosphopeptide),为αsl
-酪蛋白66~74氨基酸残基片段,其丝氨酸羟基几乎郡被磷酸化,这些成簇存在的磷酸丝氨酸残基对酪磷肤的特殊功能有重要意义。酪磷肽的钙盐在生理pH条件下具有非常好的挖解性,无论正常婴儿还是佝偻病患儿,对CCP形式的钙比对自然状态的钙能更好的利用。小肠中的磷酸盐在形成初期是无定型的,之后逐渐变成晶体形式,CCP粘附在其表面,阻止晶体长大。大量的肠内溶解钙以很高的频率和CCP接触,被带到肠粘膜表面促进吸收。而在骨质化后期,CCP则加速磷钙晶体的生长,促进钙在骨中的沉积。CCP可促进铁、铜、锌等金属离子形成可溶性盐以增加其在肠腔中的浓度,并促进这些离子的被动转运过程。目前已有多种商品化的酪磷肽食品投入市场,取得了良好的经济和社会效益。
酪啡肽的研究,作为营养生理学前沿研究课题之一,对传统的蛋白质营养价值观点提出了挑战。它不仅给动物生理学、生物化学、营养生理学等学科注入了新的活力,而且为更科学全面评价饲料营养价值,制定更科学的饲养标准,提供了新的资料。但是,与内源性BAP相比,酪啡肽的研究还处于初步阶段。哪些食物(饲料)蛋白质中隐含有活性肽的片段?在什么条件下释放?如何被机体吸收?是否进入血脑屏障?与内源性相关的BAP关系如何协调?生理效应与内源性BAP有何区别等。这些方面有待进一步深入研究。这些工作的开展,必将展开一个全新的研究领域。(参考文献略)