酪蛋白巨肽的生物学活性及对食欲的调节作用

2018-09-20王睿张宁宁毛极仁

食品研究与开发 2018年19期

王睿，张宁宁，毛极仁

（福建农林大学食品科学学院，福建福州350002）

酪蛋白巨肽（caseinomacropeptide，CMP）存在于哺乳动物母乳的κ-酪蛋白中，是凝乳酶作用于酪蛋白（主要为κ-酪蛋白）后由κ-酪蛋白C端的64个氨基酸组成的一种生物活性肽，其结构如图1所示[1]。

研究表明，CMP具有多种生物学活性，如抗微生物活性、免疫调节作用、肠道调节作用、脂肪调节作用、抗血栓作用、食欲调节作用等[2]。其中，CMP对食欲的调节因具有潜在的控制肥胖、降低体重的作用而备受关注。本文结合目前的研究结果，对CMP的生理活性和食欲调节作用进行阐述，以期为CMP的开发应用及揭示CMP的食欲调控作用机制提供思路与科学指导。

1 CMP的生物学活性

CMP的生物学活性功能与其糖基化程度和结构密切相关。CMP化学结构中磷酸基团的不同修饰作用产生不同的序列片段可支持不同的生物学功能。CMP的主要生物学活性包括以下几个方面。

1.1 抗微生物活性

CMP可抑制真菌和大肠杆菌增殖，保护细胞免受外界感染，利用此特性可将CMP作为杀菌剂使用[3]。CMP可借助自身结构中的糖基部分与毒素、病毒、真菌等结合，减轻其对人体产生的有害作用[4]。Brody等[5]的研究表明酪蛋白糖巨肽（caseinoglycomacropeptide，CGMP）与神经节苷脂的结合作用可有效抑制霍乱毒素的扩散。此外，CMP可抑制红血球凝聚引起的流感病毒、变异链球菌粘附，因此被用于开发流感病毒抑制剂[6]。

图1 CMP的化学结构Fig.1 Chemical composition of CMP

1.2 免疫调节作用

CMP具有免疫调节作用，可增强机体的免疫力和抵抗力，抑制有丝分裂原诱导淋巴细胞增殖或凋亡[7]。由于CMP在新生哺乳动物的免疫应答反应中具有削弱抗原的作用，从而增强新生哺乳动物对环境的适应能力。ThomäWorringer等[1]借助小鼠进行试验，发现CMP对IgG抗体有明显的抑制作用。叶雷等[8]灌胃给予小鼠不同剂量的CGMP发现，CGMP可显著增加吞噬细胞的吞噬能力，且灌胃时间越长，吞噬能力作用效果越明显。因此，可将CGMP开发成为一种功能性食品添加剂，用于增强机体非特异性细胞的免疫功能。

1.3 肠道调节作用

CMP的肠道调节作用表现为促肠道益生菌增殖、降低食欲及预防抗炎性疾病。

CMP可促进肠道益生菌增殖。它可以在促进双歧杆菌增殖的同时抑制大肠杆菌等有害菌生长，并且显著降低沙门氏菌的数量。大量研究表明，此作用具有剂量依赖性。江岩等[9]发现低剂量的CMP就可促进双歧杆菌等肠道益生菌生长，并抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌生长。Robitaille等[10]的研究还发现，经胃蛋白酶处理的CMP也可促进肠道益生菌的生长。利用此特性可将CMP添加到婴儿配方粉中，有利于防止新生儿腹泻[2]。

糖基化的CMP能够极大程度的刺激胆囊收缩素（cholecystokinin，CCK）的释放[11]。CCK 是一种产生饱腹感的激素，通过刺激下丘脑内侧，产生大量的饱腹信号。因此推测CMP通过促进CCK的释放发挥对食欲的调节作用[12]。

CMP对由慢性非特异性炎症性引起的肠道疾病有一定的治疗作用。王华等[13]借助小鼠实验表明，CMP通过抑制结肠组织细胞凋亡，改善溃疡性结肠黏膜的损伤，从而对小鼠的肠道炎症起到缓解作用。明珠等[14]借助小鼠实验发现，当CGMP干预溃疡性结肠炎小鼠时，其肠道菌群多样性增加，结肠炎症状得到改善。除此之外，CMP还可通过抑制胃酸的分泌与胃泌素的释放，减缓胃肠蠕动，缓解痉挛疼痛。

1.4 脂肪调节作用

CMP通过多种途径发挥脂肪调节作用。Kim等[15]利用酿酒酵母菌重组人体CMP（recombinant human CMP，rhCMP），并将其添加于不同脂肪含量的饲料中喂养SD大鼠，结果发现rhCMP可显著增加高脂饮食大鼠的脂肪排出量，同时降低肝脏中脂质含量，最终表现出对体重的控制作用。刘雪姬等[16]研究了肥胖小鼠模型的肠道微生物菌群结构，结果表明CMP可通过调节肠道菌群来降低高低脂饮食所引发的代谢疾病。

1.5 抗血栓作用

CMP可抑制二磷酸腺苷对血小板的凝集，因此具有抗血栓的生物活性。哺乳动物乳汁的凝结过程与血液凝结过程极为相似，也是由于CMP的作用。由人工合成的类似物质也可通过抑制血小板凝集进而发挥抗血栓作用[17]。利用CMP不含苯丙氨酸和酪氨酸的特性，已将其开发成医疗产品用于苯丙酮尿症和酪氨酸血症的治疗[18]。

RA患者和骨关节置换患者标本来自于广州市增城区新塘医院、广州医科大学附属第三医院，暨南大学附属第一医院。其中，骨关节置换患者选取摔倒等各种原因导致粉粹性骨折且不是类风湿关节炎的病人。收集患者的临床资料、关节滑膜组织和病人血清进行后续的研究。关节滑膜组织采用无菌收集，手术后取关节滑膜组织于干净无菌的50 mL离心管中，置于冰上，于无菌操作台剥除脂肪组织、骨头、血管等后，用PBS洗3遍，冻存于液氮罐中，用于后续实验研究。所有患者资料和标本收集都严格按照新塘医院伦理委员会、广州医科大学伦理委员会和暨南大学伦理委员会相关规定进行。

1.6 独特的营养功能

CMP氨基酸组成的多样性，使其在临床医疗中可为病人提供营养支持。例如利用乳源CGMP不含苯丙氨酸（Phe）的特性，可将其用于苯丙酮尿症（phenylketonuria，PKU）病人的营养膳食补充；利用CMP糖链含有较多氨基葡萄糖的特性将其添加在炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）的药物中，既减轻了食用药物的固涩感又具有较好的治疗效果；CMP中富含的唾液酸可充分促进大脑的发育。

2 CMP对食欲的调节作用

CMP作为乳源蛋白中一种重要的生物活性肽，对食欲具有调节作用[19]。人体影响食欲调节作用的外周食欲调控信号分为两种，一种是产生短期食欲影响的胃肠激素，另一种是长期作用的激素[20]。CMP通过分别对上述两类外周食欲调控信号产生的影响进而发挥对机体食欲的调节作用。

2.1 CMP与短期食欲调节

目前已有大量研究表明，短期膳食食欲调控与多种胃肠道激素调节有关，这些调控食欲的胃肠道激素被称之为饱腹信号。其中与CMP的食欲调节作用密切相关的饱腹激素包括：CCK、胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）、肽 YY（peptide YY，PYY）。

2.1.1 CMP对CCK的影响

CCK是由小肠粘膜I细胞释放的一种肽类激素，其作用机理为：特定食物和身体内各种酶的复合作用刺激CCK分泌，进而产生饱腹信号，达到控制食欲调节目的[21]。

大量实验证实，CMP通过刺激CCK分泌影响摄食，但CCK对摄食的调节作用仅在短时间内有效，长时间的效应机制还有待进一步研究。Geraedts等[22]通过实验证明，酪蛋白与乳清蛋白均可显著促进小肠内分泌细胞系细胞（STC-1）释放CCK。张宁宁等[23]借助大鼠实验，发现灌胃CMP后大鼠血浆CCK浓度迅速升高，大鼠摄食量明显下降，CCK浓度在短时间（灌胃后15 min）内达到峰值，灌胃30 min后则恢复灌胃前水平。Alireza等[24]的研究利用乳清分离蛋白（whey protein isolate，WPI）和酪蛋白糖巨肽（CGMP）诱导 CCK释放。这种诱导CCK释放作用与之前的研究结果相似，但在该实验结果中发现这种对CCK释放的影响仅限于在食物摄入的第一个小时，此后WPI和CGMP对葡萄糖代谢并无显著影响。

2.1.2 CMP对GLP-1的影响

2.1.3 CMP对PYY的影响

PYY是由肠L细胞分泌的胃肠激素，存在于整个肠道中，在回肠远端具有较高的浓度。Sukkar等[27]通过实验发现，PYY的分泌浓度与常量营养素的组成有关，并与餐后热量摄取成比例。PYY可通过调节直接摄食途径或调节机体能量达到控制体重的效果。

Sloth等[28]研究显示，给机体注射PYY可抑制食欲并使机体摄食量下降，当注射停止后，这种抑制食欲的信号仍可持续长达12 h，这表明PYY是机体产生饱腹感的重要信号。Calbet等[29]通过人体实验证实，灌胃给予健康受试者乳清蛋白、酪蛋白以及二者的水解产物后，其血浆PYY浓度均明显增加。Diepvens等[30]也发现牛乳蛋白（主要为酪蛋白）不仅可显著提高GLP-1水平，乳清蛋白与豌豆蛋白水解物配合使用还可刺激PYY更大程度地抑制胃饥饿素释放，从而对摄食量产生一定的影响。

2.2 CMP与长期食欲调节

长期摄食调节的外周食欲调控信号主要有两种：瘦素和胰岛素，这两者相互作用，共同促进各自发挥功能[20]。CMP通过促进瘦素和胰岛素的释放达到调节食欲的目的。

瘦素（leptin）是一种能量平衡的长期调节剂，是脂肪组织分泌的信号。瘦素对机体能量代谢的调节作用主要通过减少摄食或增加能量消耗来实现，在低热量膳食模式下瘦素可以独立地促进体重减轻[31]。Farooqi等[32]的研究表明，瘦素缺乏患者可通过补充瘦素来减少食物的摄入并降低体重，特别是降低脂肪组织重量。到目前为止尚无直接研究表明CMP能促进血浆瘦素释放，但已有研究表明乳清蛋白、酪蛋白可显著增加血浆瘦素水平，且该作用与食欲调节有关[33]。

胰岛素（insulin）参与调节机体的血糖代谢，控制血糖平衡。当进食一定量含有蛋白质的物质后，血液中氨基酸含量增加，机体内胰岛素分泌也逐渐增加。Veldhorst[25，34]的实验证明，当摄入不含CMP的乳清蛋白时，其血浆胰岛素水平比摄入含CMP的乳清蛋白高。但Geraedts等[22]进行的乳清蛋白和CMP抑制大鼠摄食量的实验中，并未观察到胰岛素浓度显著增加。关于CMP是否对胰岛素的释放具有促进作用，仍需进一步的研究加以证实。

2.3 其他与CMP有关的饱腹因子

胃饥饿素（ghrelin）是胃分泌的一种肽，大量研究结果证实其具有调节食欲、促进摄食的功能。Blom等[35]的研究发现，与高糖膳食相比，早餐摄入高蛋白更能抑制餐后胃饥饿素的分泌，且胃饥饿素的分泌量与促胰岛素多肽以及胰高血糖素之间存在高度相关性—二者可能共同介导餐后胃饥饿素反应。Bowen等[36]的研究中，相对于果糖和葡萄糖，乳清蛋白对胃饥饿素的抑制作用可延长2 h～4 h。目前为止尚无关于CMP对胃饥饿素影响的直接研究。