作者：马文领 秦铁军 孙永华
[ 摘 要 ]
低聚肽与蛋白质和氨基酸相比具有其独特的功能特性，本文从功能应用角度首先讨论了具有不同生物活性的功能性低聚肽的富集方法，并按功能将生物活性肽分为免疫调节肽、抗氧化肽、美容美肤肽、血压调节肽、护肝肽、血脂调节肽、抗血栓肽等，而不同来源和不同功能的生物活性肽之间协同作用的研究，必将推动更高品质，更高功效和作用范围更广泛的复合肽制剂的开发和利用，以造福于社会。
[ 关 键 词 ]
免疫调节；生物利用度；氨基酸类，必需；低聚肽；抗氧化
TheclassificationandadvancesofbioactivepeptidesMaWenlingl，QinTiejun2，SunYonghua3. Naval Medical College，Naval Military Medical University，Shanghai 33，China；2Shanghai Bios Institute of Medical Nutrition，Shanghai 200086，China；3Departnent of Burns，Beijing Jishuitan Hospital，Beijing 100035，China
Correspondingauthor:SunYonghua，Email:syhngc1935@163.con
[Abstract] Comparedwithproteins andaminoasids，oligopeptides haveuniquefunctionalproperties.Inthis paper，functionaloligopeptideenrichmentmethods withdifferentbiologicalactivities werefirstlydiscussedfromtheperspectiveoffunctionalapplication.Bioactivepeptides weredividedintoimmunomodulatorypeptides，antioxidantpeptides，cosmetic peptides，bloodpressureregulatingpeptides，liverprotectingpeptides，bloodlipidregulatingpeptides，andantithrombus peptide.Thereresearchonthesynergistic effectofbioactivepeptides withdifferentsourceandfunctions willcertainlypromotethedevelopmentandutilizationofcompoundpeptides withhigherquality，higherefficacyandwiderscopeofaction，soas tobenefitthesociety.
[Keywords] Immunomodulation；Biological availability；Amino acids，essential；
Oligopeptides；Antioxidation
传统理论认为蛋白质在体内必须被分解为游离氨基酸，才能被胃肠道黏膜吸收。而近年来越来越多的证据表明，蛋白质在分解为小分子量的低聚肽之后，即可被肠道黏膜直接吸收，并且其吸收速度要快于氨基酸[1-3]。由于低聚肽具有吸收能耗低，不易饱和，且其运转过程中无竞争性与抑制性的特点，从而使底物对机体的不同生理状态具有更好的适应性[1]，这就为蛋白质在体内的吸收开辟了一个新的途径[2]。一般认为肠道内只存在运载二肽和三肽的运输系统，对多肽的大规模运输很少[2]。另外，由于同等质量的低聚肽比同等质量的氨基酸渗透压更低，并且低聚肽与氨基酸一样无抗原性，因此也同样适合于年老体弱，胃肠功能紊乱或过敏体质的人群[2]。
近年来的进一步研究证明，小分子的低聚肽可发挥蛋白质整体结构所不具有或不明显的特殊功能，而不仅局限于蛋白质的营养作用[2]。基于此认识，人们将低聚肽分为功能性低聚肽和营养性低聚肽，其中营养性低聚肽发挥与蛋白质和氨基酸相似的蛋白质营养功能，而功能性低聚肽是在神经系统和外分泌以及内分泌过程中发挥特定的信使功能，或者发挥抗氧化，提高免疫力等功能，因此功能性低聚肽被统称为生物活性肽(bioactive peptide，BP)[3]。BP被定义为:“蛋白质在酶解过程中产生的一些具有特殊生理调节功能的介于蛋白质和氨基酸之间的分子聚合物，由20种天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线形，环形结构的肽类的总称”[3]。本文试图按功能对BP进行分类，并探讨不同BP的分子结构及生物学特性，以期对本领域的研发和应用提供一些参考。
一，生物活性肽的富集方法
自然界中天然存在的蛋白质种类繁多，数量巨大。在这些天然存在的蛋白质中，某些肽段虽然具有特定的功能(如抗氧化，杀灭细菌等)，但由于这些特定的肽段被包埋在亲本蛋白质复杂的空间结构中而被“加密”，因此其特定的功能特性可能不会被充分显示出来[3]。只有在体内外通过特殊的酶促反应，将分子量巨大的蛋白质切割成小分子量的不同长度低聚肽和多肽，摆脱了亲本蛋白的空间和结构限制，才能发挥出其特定的生理功能[3]。这就如一块璧玉被埋在石头里，从外表看只能发挥“石头”的作用，而被切割后将璧玉分割出来，才能充分体现“璧玉”的价值并发挥“璧玉”的作用。
通过酶切技术从不同的蛋白质分离特定功能的多肽和低聚肽，是BP研究的第一步也是最关键的一步。肽的分离和纯化有体内和体外消化两种途径，其中体内途径不但代价高而且分离纯化效率很低，而在体外模拟体内的消化过程，则可大大提高分离纯化效率。在这方面，Sun等[4]的工作提供了一个很好的范式。Sun等[4]采用两次模拟消化道消化法从明太鱼皮胶原蛋白制备出胶原蛋白水解产物，经两步消化后即可得到稳定的低聚肽，这种低聚肽即使经过动物消化道后也不再发生进一步的降解，从而可以在消化道内发挥独特的作用。该研究采用凝胶过滤色谱法，离子交换色谱法和高效液相色谱法，分离了具有最高抗氧化活性的水解物的生物活性组分A1A3C-P馏分，在此基础上采用DeNoV分析软件和MunQueT软件对水解产物中的关键肽进行分析，共鉴定出4个关键肽:YGCC，DSSCSG，NNaYYK和PAGNVR。
近年来不同国家的学者对BP的来源，结构解析和功能特性方面已经做了大量的工作，并将结构明确、功能稳定的肽收集到一个名为“PiBeP”的数据库内[5]，这个数据库在已经收集了1500种BP。由于自然界中蛋白质的种类繁多，每种蛋白质又包含不同结构和功能的BP，因此可以预见BP的种类还会随着研究的深入进一步增加，“PiBeP”的数据库也会不断丰富和扩大。因此，我国生物医学工作者和食品工业生产企业可以关注该数据库，并从中选择功能明确的BP进行进一步的开发，同时为分离和鉴定新的BP提供借鉴，也可为利用化学方法改性或合成纯度高，成本低，功能更强大的BP，并有可能将其优先应用于医药，保健食品和食品工业中，如近年来引起注目的能够降低血糖的利拉鲁肽就是一个很好的例证[6]。
二，生物活性肽的功能分类
BP作为一种功能性生物活性物质，通过调节消化、内分泌、心血管、免疫和神经系统等功能发挥其特定的生物调节作用，还可以通过抗氧化和抑菌作用防止食品的氧化变质和微生物降解[2-3]。BP有不同的分类方法，如根据来源，结构和氨基酸组成特征进行分类，但目前最主要和最有价值的是根据其功能，将其分为免疫调节肽，抗氧化肽，美容美肤肽，血压调节肽，护肝肽，血脂调节肽，抗血栓肽。
(一)免疫调节肽
免疫功能直接关系到机体能否抵御外来异物(包括微生物)的入侵，清除机体变性坏死和变异的细胞，在维持机体稳态方面发挥着不可替代的作用。Sørensen等[7]的报道证明用胰蛋白酶水解人乳蛋白，从水解产物中分离得到一种具有免疫活性的肽段，该肽段能增强小鼠腹腔巨嗜细胞对绵羊红细胞的吞噬作用，从而开启BP调节免疫功能的序幕。目前研究证明BP能够刺激机体淋巴细胞的增殖，增强巨嗜细胞的吞噬功能，参与抗原提呈细胞对抗原的提呈作用，阻碍肿瘤新生血管，进而发挥调节免疫，降低肿瘤发病率和预防肿瘤复发和转移的功能[7]。其中内源性的免疫活性肽包括干扰素，白细胞介素和β-内啡肽，外源性的免疫活性肽主要为来自于人乳和牛乳中的酩蛋白低聚肽，来自于胸腺，脾脏的胸腺肽和脾脏活性肽，以及来自于大豆，玉米等植物蛋白的低聚肽[2，8]。
(二)抗氧化肽
胶原蛋白富含疏水氨基酸，水解胶原蛋白产生的胶原蛋白低聚肽具有良好的生物相容性和良好的渗透性，且对人体无刺激性，同时胶原蛋白低聚肽可以为机体合成胶原蛋白提供原料，因此常被应用于美容和抗衰老等领域[9]。目前已经从鱿鱼皮，水母伞，光滑角鲨蛋白，海参，太平洋鳕鱼和罗非鱼皮等海生水产动物中制备胶原蛋白低聚肽，而这类肽之所以能够发挥美容和抗衰老作用，与其具有的抗氧化功能是密不可分的。同样，很多来源于植物的低聚肽同样也具有较强的抗氧化功能，如降解玉米醇溶蛋白并分离纯化的一种新的抗氧化四肽Leu-Asp-Tyr-Glu，在一定程度上可以抑制自由基对线粒体的损伤作用[10]；来自于大豆蛋白的低聚肽表现出较强的1，1-二苯基-2-吡啶基肼自由基清除作用，并显著抑制了亚麻酸氧化体系的脂质过氧化作用[11]；来源于乳蛋白的肽具有抗氧化活性，能够防止必需脂肪酸的过氧化[12]。
(三)美容美肤肽
研究证明胶原蛋白来源的BP主要通过刺激皮肤内的纤维细胞而促进胶原的合成，从而提高皮肤的弹性，韧性和含水量，同时通过抑制黑色素细胞分泌黑色素而使皮肤变白[13]，更有研究证明来自海洋鱼皮的胶原蛋白肽可以减轻剖腹产后形成的腹部皮肤瘢痕[2，13-14]。胶原中含有大量的甘氨酸-脯氨酸-羟脯氨酸重复序列，目前报道用于生物活性研究的胶原的三肽单体有Gly-His-Lys、Gly-Glu-Arg、Gly-Pro-Hyp，其中Gly-His-Lys调节4000多种基因的表达，对多种生理功能有调节作用，如促进皮肤生长、修复、促进骨和软骨生长与修复，可用于美容美白等方面的食品补充剂和保健食品以推向社会[15]。
(四)血压调节肽
在众多功能性低聚肽中，具有抗高血压作用的低聚肽种类最多，其机制的研究也最为明确。这类肽通过抑制血管紧张素转换酶(angiotensin converting ensyme，ACE)的活性，阻断血管紧张素I，转变为血管紧张素II，从而抑制血压的升高。具有抑制ACE功能的低聚肽来源于胶原蛋白，牛奶酪蛋白、大豆、玉米、沙丁鱼或磷虾蛋白，其中对玉米低聚肽的研究最为清楚[2]。将玉米低聚肽连续给大鼠灌胃8周后，大鼠体重、心脏/体重比，心率无明显变化，但收缩压显著降低，其效果与卡托普利组相当，同时高剂量组血清醛固酮浓度也显著低于空白对照组。由于玉米低聚肽相当稳定，不易被消化酶进一步分解，从而保证玉米低聚肽在肠道消化酶的作用下具有同样的降压活性[16]。同样，来自于大豆的低聚肽同样也可抑制自发性高血压大鼠ACE活性从而降低收缩压[2]。
水果和蔬菜也含有一定量的蛋白质，在蔬菜和水果的工业加工过程中产生的废弃物同样含有一定量的蛋白质，但是这些蛋白质一般被作为废弃物处理。如果能够将蛋白质纯化后进一步酶切为低聚肽，则可能成为功能性低聚肽的廉价来源。例如，最近利用高强度聚焦超声法，从李子中提取蛋白质，用碱性蛋白酶和蛋白酶P酶消化所提取的蛋白质，获得了具有抗氧化活性和抗高血压潜力的13种低聚肽:MLPSLPK、HLPLL、NLPLL、HNLPLL、KGVL、HLPLLR、HGVLQ、GYSPH、LVRVQ、YLSF、DQVPR、LPLLR和VKPvAF[17]。
动物蛋白也是血压调节肽的重要来源，海洋鱼类特别是海洋鱼皮和鱼骨含有大量的胶原蛋白，胶原蛋白被不同的酶水解后能够获得多种生物活性肽，这些生物活性肽除具有抗氧化功能外，部分具有明确的降压效果。如Jung等[18]通过酶解明太鱼胶原蛋白，纯化了具有对血管紧张素转换酶I抑制活性的关键肽。同样，来源于陆生哺乳动物蛋白的低聚肽同样也可通过抑制ACE的活性而降低高血压大鼠的血压[19]。从发酵乳和乳清蛋白中纯化和鉴定的两个肽在自发性高血压大鼠中也表现出ACE抑制活性[19]。
(五)护肝肽
肝脏被认为是一个“沉默”的器官，即使肝脏的病理损伤已经很严重，也往往无明显的自觉症状，从而忽视其早期诊断和预防而使病情恶化。长期服药，过度饮酒，环境污染，食用不安全食品等都易造成肝损伤，而BP的研究为防止肝损伤提供了一个新的手段。具有保护肝脏免受损伤，促进肝损伤愈合的BP主要有两个来源:植物来源的玉米低聚肽，人参低聚肽和动物来源的海洋动物胶原蛋白低聚肽，其中玉米低聚肽是一种高支链氨基酸的高F值(即Fischer ratio，是指支链氨基酸与芳香族氨基酸的摩尔数之比)低聚肽，在动物实验中可减轻四氯之化碳所致小鼠急性肝损伤[20]；人参低聚肽可保护急性酒精中毒所导致的肝损伤[21]，海参胶原低聚肽对抗结核药物性肝损伤[22]，但遗憾的是大部分研究缺乏对肝脏起保护作用的低聚肽结构的解析，因此应当加强这方面的研究。
(六)血脂调节肽
血脂异常也称脂代谢紊乱，是指总胆固醇，甘油三酯和(或)低密度脂蛋白胆固醇过高和(或)高密度脂蛋白胆固醇过低而引发的一种病症，来自于动物和植物的低聚肽能够明显降低血脂进而预防动脉粥样硬化的发生[23-25]。动物实验证明，人参肽可通过提高高脂模型大鼠血清一氧化氮和一氧化氮合酶含量来保护血管内皮细胞功能，降低大鼠血清和肝脏中丙二肽的含量，提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活力，以共同发挥抗动脉粥样硬化的作用[23]。猪骨胶原蛋白肽可以降低高脂饮食小鼠总胆固醇，低密度脂蛋白胆固醇，甘油三酯，并降低由高脂食料诱导的肝脏过氧化应激反应[24]。同样，大豆低聚肽也具有类似的降脂作用，并且可以提高大鼠的抗疲劳能力[25]。
(七)抗血栓肽
血液高凝状态是动静脉血栓形成的主要病理基础和潜在危险因素，处于高凝状态的患者比正常人更容易发生血栓而引发心肌梗塞和脑栓塞，因此在临床上经常通过应用抗凝血药物(如口服阿司匹林)以降低心脑血管疾病的风险[26]。近年来发现来自于纳豆，燕麦，小麦的低聚肽通过抑制凝血酶的活性，同样能够发挥很好的抗凝血作用，有望应用于降低血液的高凝状态而抑制血栓的形成，为临床上的抗凝血治疗提供一个新的途径[27]。
三，不同生物活性肽的协同作用
如前所述，不同来源的功能性低聚肽可能具有相似的功能，而同一种来源的低聚肽也可以表现为不同的功能，只有在充分发挥不同功能性低聚肽独特优势的基础上，重点发挥不同低聚肽之间的协同效果，才能发挥更好的功能。如前所述，应用于抗衰老和美白皮肤方面的低聚肽主要是从深海鱼和淡水鱼的鱼皮和鱼骨中获得的低聚肽。实验证明，在普通标准饲料的基础上分别添加2.25%、4.5%和9%(wt/wt)的海洋胶原蛋白肽，从初断乳大鼠开始喂养，一直喂养到25个月龄的老年大鼠，结果显示海洋胶原蛋白肽能够促进自然衰老大鼠皮肤前胶原基因表达，促进新生胶原的合成，增加皮肤羟脯氨酸的含量和皮肤真皮层厚度，抑制胶原分解酶基质金属蛋白酶-1的表达，从而发挥延缓皮肤衰老的作用[28]。口服海洋鱼皮胶原肽能增加人体皮肤水份，祛除面部黄褐斑，并有助于改善疲劳感，烦躁，睡眠，干涩等不适症状[13]。玉米低聚肽来源于玉米蛋白，其主要特点是支链氨基酸(亮氨酸，异亮氨酸，缬氨酸)含量高而芳香族氨基酸(酪氨酸，苯丙氨酸，色氨酸)含量低，其F值明显高于其他来源的低聚肽，这种高F值的低聚肽对肝损伤有明显的预防和修复功能，并被应用于解酒醒神饮料中[1]，而将大豆低聚糖和大豆低聚肽复合后具有更明显的降脂作用，并可通过改善血脂异常，调节血管活性物质和保护氧化应激来辅助预防动脉粥样硬化[29]。
随着功能性低聚肽的来源，结构及其作用机制研究的不断深入，以低聚肽为主要原料的功能性食品的开发和应用得到了快速发展。应用于促进皮肤愈合的海洋胶原蛋白低聚肽和淡水鱼低聚肽保护肝脏细胞功能和解酒功能的玉米低聚肽，促进术后康复以及改善老年患者特别是老年肿瘤患者蛋白质营养状况的大豆低聚肽等均得到了广泛的认可。上海佰尔仕医学营养研究院在美国西南医学中心的协助下，通过对不同来源低聚肽协同作用的动物实验和人体试食试验，研制了更加符合人体代谢需求的纽生素复合低聚肽，并申请了国家发明专利(专利申请号10340706.0)。该复合制剂以平均分子量小于1000道尔顿的大豆低聚肽和玉米低聚肽与平均分子量小于500道尔顿的海洋鱼皮胶原蛋白低聚肽和淡水鱼低聚肽为主要原料，通过科学配比以充分发挥不同低聚肽之间的蛋白互补作用和强大的抗氧化，提高机体免疫力的作用，并且由于其分子量小，溶解度高，吸收完全而快速发挥作用。在此基础上，该制剂复合维生素E以强化其抗氧化效果，复合叶酸以促进蛋氨酸循环过程，降低血液的同型半胱氨酸水平从而强化其有益于心脑血管功能的健康效应，且适当添加碳水化合物，防止了BP作为能量代谢底物被分解而失去活性，以强化BP的固有效能。
总之，今后应当在研究单一BP生理作用的基础上，重点研究不同来源的低聚肽之间的协同作用，例如动植物来源的肽之间，不同动物来源的肽之间(如陆生和水生动物之间)，不同植物来源的肽之间的协同作用。通过不同BP之间协同作用研究，将为功能更强大，作用更全面的高品质功能性低聚肽产品的研发，奠定更加坚实的基础。
参 考 文 献
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DOI:10.3877/cma.j.issn.1673-9450..02.014
作者单位：
马文领 上海，海军军医大学海军医学系；
秦铁军 上海佰尔仕医学营养研究院；
孙永华 北京积水潭医院烧伤科。
通信作者：孙永华，Email:syhngc1935@
