乳中生物活性物质的研究进展

882004.Iol.25.No.3健品科塑※专题论述乳中生物活性物质的研究进展秦宜德),邹思湘2.安徽医科大学基础医学院生化教研室,安徽合肥2300322.南京农业大学农业部动物生理生化重点开放实验室,江苏南京210095)摘要:哺乳动物的乳不仅营养物质丰富,而且含有激素、生长因子、酶、抗体和非抗体保护蛋白等多种生物活性物质乳蛋白中蕴藏着大量生物活性肽此外乳中还含有活细胞。这些生物活性物质对婴儿或新生幼仔的代谢、生长发育、免疫和抗菌等有非常重要的作用,有些生物活性物质参与乳腺的生长分化和保护。本文综述了乳源激素和生长因子、酶、抗体、非抗体保护蛋白以及生物活性肽等生物活性物质及其研究进展关键词:乳:生物活性物质:蛋白质:生物活性肽Research Progress on Biological Active Substances in MilkQIN Yi-de. ZoU Si-xiangL Department of Biochemistry and Molecular Biology. Anhui Medicine in University Hefei 230032. China: 2. Key Labol Animal Physiology and Biochemistry, Ministry of Agriculture. Nanjing Agricuture University, Nanjing 210095,ChinaAbstract: Mammal milk is not only enriched in nutriments. but also containsbiological active substances. there are alsolive cells in milk.too. These biological active substances play important roles in metabolismL growth, development. immunizationantimicrobes, etc either of neonates or of young animals. Some biological active substances are closely related with developmenL differentiation and protection of mammary gland. The present paper devoted to the introduction of biological active substance in milk. such as hormones, growth factors. enzy mes immunoglobulins, lactoferrin, milk fat globule membrane proteins.bioactive peptides and soKey words: milk: biological active substances: protein: bioactive peptides中图分类号:TS2521文献标识码:A文章编号:1002-6630(2004)03-0188-05乳是哺乳动物乳腺的分泌产物。乳(特别是初乳)为新检测到50种以上。例如,催乳素(OXT)促甲状腺素(TSH)生哺乳动物提供了几乎全部必需的养分,传递特异和非特异黄体生成素释放素(LRH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、促的被动免疫保护以及转达母源的代谢调节信号,对新生哺乳甲状腺素释放激素(TRH)、生长抑素(SS)、生长素释放激动物具有重要的生物学功能和不可取代性。人和动物乳被认素(GRH)、甲状旁腺素释放肽(PTH-rP)、降钙素(CT)、胰为是最接近完酋的食品,其化学组成主要有乳脂、乳糖、乳岛素( ( Insulin)、胰岛素样生长因子l(IGFI)、胰岛素样生长蛋白、无机盐和维生素等。乳不仅含有很高的能量卡值,可因子Ⅱ(GF-)和神经生长因子(NGF)等。以满足快速生长的婴儿和新生幼仔平衡的营养需求,而且还由于检测技术的不断改进提高,将会发现越来越多的激含有许多生物活性物质如抗体、酶、激素、生长因子和生物素和生长因子存在于乳中。例如,近年来许多细胞因子包括活性肽等乳中生物活性物质的作用近年来越来越受到关注,白细胞介素-1B( Interleukin-1B,1l-1B)、白细胞介素-6这些物质对婴儿和新生幼仔的存活、生长和发育有重要的作(L-6)、肿瘤坏死因子.a( Tumor necrosis factor-a,TNF用。本文就乳中这些生物活性物质及其研究进展作一综述a)和干扰家-Y( Interferon,IFN)等也在初乳中被1激素和生长因子检测到。特别最近在牛和人初乳中分离到一种富含脯氨酸被称中国煤子,并且揭示它能诱导乳中含有许多类固醇激素、多肽类和生长因子,目前已菜化成。这些物质虽含CNMHG收稿日期:2003-01-20基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(03043802)作者简介:秦宜德(1962-),男,副教授,博土,从事泌乳生理生化方面的研究。※专题论述食品科学2004,o.25.No.3189量甚微,但具有重要的生理功能乳中的激素和生长因子,有初乳中1gs主要为gA,M的浓度也较高。牛和猪等初乳中些是完整或经过糖基化和磷酸化等修饰从血液转入乳中的:1gs主要为,在分泌24h内快速下降,1gA变成乳中主要的有些是在乳腺或乳中经蛋白水解作用形成的:乳腺本身也被免疫球蛋白。乳中1gs的9%来自血液。通过受体介导的内认为是内分泌器官,有些激素和生长因子是在乳腺内合成并吞把lgG转入上皮细胞并分泌到腺泡腔。1gAgM是通过和分转人乳中的泌成分结合,连同分泌成分一起被分泌到乳中乳中激素和生长因子的功能是多方面的乳中激素和生哺乳动物的幼仔出生时,免疫系统尚未发育完善。母体长因子影响乳腺的生长发育和成熟:通过传递代谢信号,促将IgG转输给幼仔,称为被动免疫转移。这种被动免疫转移进婴儿或新生幼仔生长以及免疫系统、胃肠道和神经内分泌在人和兔等通过胎盘转移1g,猪和牛等胎盘不能通过lg系统的发育:调节婴儿或新生幼仔组织器官的生理活动和代只能用初乳转移给新生幼仔。在出生时,新生幼仔胃肠道能谢机能。例如,胰岛素、IGF·1和EGF的功能见表1直接吸收生物大分子,随着新生幼仔胃肠道吸收大分子的表1乳中胰岛素、GF·I和FGF的功能对母体乳腺组织对动物幼仔或要儿胰岛素促进生长和分化影响血糖水平:促进生长和组织分化,促进胃肠道迅速发育,诱导小肠粘膜成熟,加速肠道对大分子吸收的关闭:增强肠道刷状缘酶如乳糖酶的活性GF·I促进生长和分化促进生长、发育、组织分化、免疫和适应环境,特别是胃肠道生长和发育EGF促进生长和分化促进和启动生长,促进发育和组织分化,特别是胃肠道生长和发育:影响胃道一系列酶的活性和肠道吸收功能引起早期眼睑打开2乳中的醇关闭,IgA就开始在乳中占优势。通过转移lgG,新生幼仔获从乳中已检测出60多种酶。乳中酶的大部分在乳腺得被动免疫lgA对酸碱和蛋白水解酶的水解作用有较强的抵上皮细胞中合成在泌乳过程中随细胞破裂分泌进入乳中,例抗力,能在新生幼仔消化道中保持抗体活性,当其进入消化如溶菌酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、6-磷酸葡萄糖脱氢道后可附在消化道粘膜表面以防止病原体吸附到肠壁上达酶和乳糖合成酶等,其余部分来自血液,例如磷蛋白脂酶到排菌的作用gs还与乳腺本身的防御机能有关,调理吞噬细胞,凝集和抑制细菌,中和细菌毒紊,从而保护乳腺和核糖核酸酶等。乳中还存在一些由微生物分泌的酶:乳酶方面影响乳腺的功能和健康如半乳糖转移酶、脂肪合成酶4乳中非抗体保护蛋自和Y-谷氨酰转肽酶等。其次,乳酶影响新生幼仔代谢和生长发育。例如乳中脂肪酶、酯酶、淀粉酶、蛋白质水解酶和碱4.1乳铁蛋白乳铁蛋白( lactoferrin,f是乳中与铁结合的红色蛋白性磷酸酶等被认为能帮助新生幼仔消化存在于猪初乳中在质,是高度糖基化的糖蛋白。L主要由乳腺分泌型上皮细胞泌乳几天后又很快下降到极低水平的蛋白酶抑制剂,在帮助合成,少量来自多型核白细胞颗粒。初乳中L含量丰富,例新生仔猪诗肠道吸收、转运完整的免疫球蛋白进入血液方面如人初乳中L含量为6-8gLu,随着泌乳延续其含量急剧起重要作用.再者,乳酶具有抗菌作用,对乳腺和婴儿或下降,一周后乳中L含量甚微新生幼仔起保护作用。例如,乳过氧化物酶系统( 1, lactoperoxidase system,LPS)在牛的初乳中有很高的活性L的主要功能是抑制细菌生长以及抗病毒作用,其主要机制是通过竞争Fe和其它金属离子。近年来研究指出Lf它对革兰氏阳性菌和阴性茵都有广泛的抑制作用:淀粉酶对对炎症骨髓组织增生、单核巨噬细胞中re沉积、多型核白细菌细跑多糖有相对专一性水解,也是一种抗菌蛋白;人乳中的溶菌酶对人乳的抑菌效率成正相关。此外,通过了解乳细胞羟基基团产生和免疫功能均有调节作用。L还有对细胞生成也有调节作用,并能影响自然杀伤细胞的活性和抗体依中酶浓度的变化,从而了解乳腺、机体代谢情况,辅助疾病赖性细胞介导的细胞毒性( Antibody- dependent cell- mediated的诊断。cytoxicity.ADCC川.嬰儿或新生幼仔通过!f茯得铁和其它3乳中的免疫球蛋白金属离子,对其胃肠道建立正常菌落也有重要意义叫42乳脂肪球膜蛋白初乳中免疫球蛋白( Immunoglobulins,Igs)占整个乳清乳脂肪球膜蛋白( Milk fat globule membrane protcin,蛋白的6090~909%,随着泌乳进行迅速下降,常乳中gs含址MrG甚微1,乳中1g包括1g、1gA和1gM等。灵长类和兔等脂小什H中国煤化工是顶浆分泌包裹乳CNMHG泡腔中,与膜结合的902004.F.25.Mo.3健品剥学※专题论述蛋白一起被分泌进乳中。 MFGMP一般都是长链状具有高度源蛋白特别是酪蛋白的多肽链中,在一定条件下受蛋白酶作糖基化的蛋白质,包括位于胞浆的C端部分、跨膜区和高度用被释放出来,例如乳源蛋白受婴儿或新生幼仔胃肠道蛋白糖基化的胞外N端。 MFGMP目前研究最为活跃的是酶作用后释放多种生物活性肽。这些活性肽能被机体消化道MUC,其分子量通常大于100KD。MUC1对胃蛋白酶直接吸收,在机体内发挥各种生物学效应,对婴儿或幼仔的胰蛋白酶和凝乳蛋白酶有较大的抗性,但易受链霉菌蛋白酶消化、营养和免疫等发挥调节作用口。主要乳源生物活性肽枯草杆菌蛋白酶的水解。见表2MUCI虽然在乳中含量甚微,但确具有重要的生物学意义.MC糖基末端的大量唾液酸使乳腺上皮带有强的负电6乳中的细胞荷,阻止腺泡腔和导管内壁粘连而保持开放状态,还可以防多种细胞在乳中被检测到,表3是猪乳中的细胞种类及止乳脂肪球成簇而引起的乳导管堵塞。MUC1可以阻抑病原百分比。 Williams PP在1993年报道w了新生仔猪能在小肠微生物、调节细胞免疫和抗癌等表3猪乳中的细胞种类及百分比(%)川95乳中生物活性肽细胞类型近年来乳源蛋白特别是酪蛋白,其酶解产物中有多种生中性粒细胞物活性肽的发现,引起人们极大的关注和兴趣。这些生物活巨噬细胞性肽包括:阿片肽( Opioid peptides)20:2、降血压肽淋巴细胞( Antihypertensive peptides)2l抗血栓肽( Antithrombotic噬酸性细胞peptides ))、酪蛋白磷酸肽( Casein phosphopeptides,cPP)上皮细胞1,423.6B、免疫调节肽( Immunomodulating peptides)以及抗菌肽( Antimicrobial peptides)等,乳源生物活性肽隐藏在乳分娩后立即采集乳样:“在泌乳第14~21d采集乳样。表2主要乳源生物活性肽类别主要来源举例主要生理功能调节机体神经和内分泌活动:调阿片肽B-酪啡肽节机体呼吸、脉搏、体温、消化a、β和κ-酪蛋白( Opioid peptides(7AA)吸收和生长调节机体免疫和抗免疫调节肽、B和x-酪蛋白as1-酪激肽(6AA)促进机体免疫和抗感染能力等降血压肽血管紧张素转换酶(Antihypertensivea、B和x-酪蛋白抑制剂-2(I2A)降血压作用和促进机体免疫等抗血栓肽凝血醇抑制肽( AntithromboticK-酪蛋白抗血栓活性等(5AA)酪蛋白磷酸肽( Caseina和B-酪蛋白酪磷肽10(A)促进钙的吸收和利用等抗菌肽( Antimicrobial a-酪蛋白、转铁蛋白乳转铁蛋白B和乳铁蛋白等抗感染等(25AA其它生物活性肽(oherK-酩蛋白糖肽biological activca、B和-酪蛋白(12AA)调节胃肠道运动和分泌等中国煤化工CNMHG※专题论述健品科2004,ol.25.No.3l9l上段吸收初乳中免疫细胞进入淋巴管,并被转运到肠系膜淋1 Kitchen b. middleton G. Salmon M. bovine milk N- acetyl巴结,新生仔猪饲喂初乳2h后,就能在其血液中检测到乳中B-D-glucoits signifi白细胞,24后,新生仔猪的胃肠道、淋巴结、肝、脾和肺都abnormal udder secretion [J]. J Dairy Res, 1990. 45: 15-20能检测到。乳中的细胞主要是防止乳腺和新生幼仔消化道病12 I Westrom B R. Ohlsson B G. Svendsen L, ct a. Intestinal菌侵害。研究表明叫,初乳中免疫细胞可以提高新生仔猪的transmission of macromolecules ( BSA and FITC-labeled dex-细胞免疫和疾病防治的水平。一系列研究表明牛初乳细trans)in the neonatal pig: Enhancing eflect of colostrum proteins胞可以提高初生犊牛淋巴细胞应激反应,增加病原(如大肠and protease inhibitors [J]. Biol Neonate. 1985.47: 359-366杆菌)的抗体浓度和溶菌酶活性。[13] Jackson JR Hurley W L Easter R A etal. Effects of inducedor delayed parturition and supplemental dietary fat on colos-7乳中其它活性成分trum and milk composition in sows [J]. J Anim Sci. 1995.73乳中除上述生物活性物质外,还有一些其它生物活性物[14]7 ouS. Brady TA. Hurley WL. Protective factors in mammary质,例如补体4( Complement4)和前列腺素(PG)等。人、gland secretions during the periparturient period in the mare牛和大鼠乳中PG存在PG和PGF两种以及PG的代谢产物J]. J Equine Vet Sci. 1998. 18: 184-188血栓烷( Thromboxane)B32等。这些物质来源尚不清楚,但可5 Sanglid PT. Trahair J F. Loftager MK,etal. ntestinal能对乳腺以及晏儿或新生幼仔早期生长发育有影响macromolecule absorption in the fetal pig after infusion ofcolostrums in utero[]. Pediatr Res, 1999. 45: 595-602参考文献:6郭本恒,程玉倩,骆承痒乳铁蛋白中国乳品工业[I Munoz C Endres S. van der Meer J et al. Intcrlcukin-I beta1995,23(3)117-120.in human colostrums[ Res Immunol. 1990. 141: 6505-6.513[17] Hurley W L Grieve RCJ Hegarty H M et al. Electrophoretic[2] Bocci V, von Bremen K. Corradeschi F, et al. Presence ofcomparisons of lactoferrin from bovine mammary secretions,interfcron-gamma and interleukin-6 in colostrum of normalmilk neurophils, and human milk U]. J Dairy Sci. 1993. 76377-387.women [J]. Lymphokine Cytokine Res, 1993. 12: 21-24[3] RudloftH E, Schmalstieg FC, Ir et al. Tumor necrosis factor[18] Patton S, Giendler S J. Spicer AP. The epithelial mucin MUCIu in human milk [J]. Pediatric Res. 1992. 31: 29-33of milk, mammary gland and other tissues [J]. Biochimicaet[4] Blach-O1szwska 7 Janusz M. Stimulatory effect of ovineBiophysica Acta. 1995. 1241: 407-424colostrininc( a proline-rich polypeptide )on interferon and [19 Parry G. Spicer A P Li J. et al. Studies of MUC-1 mucinlumor necrosis factor production by murine peritoneal cellscxpression and polarity in the mouse mammary gland demp]. Arch Immunol Ther Exp (Warsz )1997. 45:43-47.onstrate developmental regulation of MUC-1 glycosylation[5] Piasecki E Inglot A D. Winiarska M. ct al. Coincidenceand establish the hormonal basis for mRNA expression [].Jbetween spontaneous releasc of interferon and tumor necro-Cell sci,1992.101:9l-199sis factor by colostral leukocytes and the production ofa[201 Sakaguchi M Murayama K Yabe k et al. Beta-casomorphincolostrinine by human mammary gland after normal delivery5 stimulates neurite outgrowth in a mouse neuroblastoma cellP. Arch Immuno! Ther Exp( Warsz ) 1997. 45: 109-117line(Neuro-2a)J]. Neurosci Lett. 1998. 251: 97-100[61 Harada E. Syuto B. Precocious cessation of intestinal[21]KampaM. Loukas S Hatzoglou A ct al. Identification of'a novelmacromolecular transmission and surface development inopioid peptide(Tyr-Val-Pro-Phe- Pro) derived from human alduced by insulin in adrenalectomized suckling rat [] Comppha SI casein(alpha SI-casormorphin, and alpha Sl-casomorphinamide)U]. Biochem J. 1996. 319(Pt 3):903-908[7 Shulman RI Oral insulin increases small intestinal disaccha. 1221 Fi1zGerald R J. Meisel H. Milk protein-derived peptideridase activity in the newborm pig[]. Pediatr Res, 1990:171200084Supl:S33-37.[8] Baumrucker CR Blum JW. Effects of dietary rhlGF-I in[23] Fiat AM. MIgliore-Samour D, Jolles P, et al. Biologicallyneonatal calf[J]. J Anim Sci, 1991, 69: 295-298[9秦宜德,邹思湘,陈伟华,等.二花脸猪乳中生长因子amples conceming antithrombotic and immunomodulating-tivities ] J Dairy Sci, 1993. 76: 301-310.的动态变化及其与大约克猪的比较.畜牧与兽医[24] Rasmussen LK. Sorensen E S. Petersen TE, et al. Charac-2000,32(2):2-14.l101 Jenness R Biochemical and nutritional aspects of milk andne casein micelles and their caseinomacropeptides: a soliolostrums. In: Larson B L Lactation[M]. lowa. USA: The中国煤化工 etic resonance andlowa State University Press, 1985, 164-195CNMHG门 J Dairy922004,Io.25.Mo.3便品武※专题论述8U:E and selenium on immune responses of peripheral blood.[251 Mciscl IL Biochemical properties of regulatory peptides derivedstrum and leukocytes of sows p J Anim Sci. 1993. 71trom milk proteins(]. Biopolymers, 1997, 43: 119-128[26] Tomita M. Bellamy w. Takase M. ct al. Potent antibacterial [30] Williams PP. Immunomodulating effects of intestinal ab-peptides gencratcd by pepsin digestion of bovine lactoferrinsorbed maternal colostral leukocytes by neonatal pig [ ]. Can门. J Dairy Sci.1991.74:4l37-4|42.Vct Res,1993.57:-827]吴建平,潘文彪.乳蛋白生物活性肽的研究概述[]中[31] Riedel- Caspari G. Schmidt F W. The infuence of colostral国乳品工业,1999,27(2:12-15leukocytes on the immune system of the neonatal calf. IT[281 Kampa M. Bakogeorgou E Hatzoglou A et al. Opioid alkaloidsEfects on passive and active immunization [ J]. DTw Dtschand casomorphin peptides decrease the proliferation of tTierarztl Wochenschr, 1991.98: 190-1static cancer ccll lines([NCaP PC3 and DU145)through a [32] Riedel-Caspari G The influence of colostral leukocytes on thepartial interaction with opioid receptors[]. Eur J Pharmaccourseof the experimental Escherichia coli infection and serum1997.335:255-265antibodies in neonatal calver [J]. Vet Immunol Immunopath,129 Wuryastuti Il. Stowe H D. Bull R W. ct al. Effects of vitamin乳铁蛋白的国内外研究动态及趋势张东送2,庞广昌,胡志和',王彦2,刘萍(1.天津商学院生物工程系,天津300134:2.海军后勤学院军需系,天津300450)摘要:乳铁蛋白是一种铁结合性糖蛋白,具有多种生物学功能,近年来成为国内外研究的热点。本文综述了乳铁蛋白的近期研究热点:活性乳铁蛋白的开发应用,高效表达人乳铁蛋白的转基因技术进展,工业化生产途径的最新研究以及乳铁蛋白的开发应用前景关键词:乳铁蛋白:活性乳铁蛋白;安全性:研究进展Review on the Current Status and Development Trend of Lactoferrin both Domestically and AbroadZHANG Dong-song. PANG Guang-chang, HU Zhi-he. WANG Yan?, LIU Ping(1. Department of Bioengineering: Tianjin University of Commerce, 300134, China; 2. epertment ofQuartermaster, Navy Logistics College, Tianjin 300450, China)Abstract: Iactoferrin. an iron-binding glycoprotein, has many biological functions. The latest hot-spot rescarches oflactoferrin havebeen reviewed on the activated lactoferrin to produce high levels of human lactoferrin(hLF) in the transgenic organisms andisolation and purification on a large scale. The prospects of the development and application of lactoferrin were also summed upKey words: lactoferrin(L F): activated lactoferrin(ALF): safety; researches and progresses中图分类号:TS252献标识码:B章编号:10026630(2004)03-0192-04近年来,世界各地的实验室对乳铁蛋白进行了广泛的研分泌物中,如乳汁、眼泪、唾液等。乳汁,尤其是初乳中LF究,国际上有关乳铁蛋白的专题会议已进行了6次,乳铁蛋的含量很高,如牛初乳中的LF质量浓度为1g,LF具有许白正成为国内外研究的热点多独特的生物学功能增强铁的传递和吸收广谐的抗菌性乳铁蛋白 Lactoferrin,LF)是一种相对分子质量约为免8000Da的铁结合性糖蛋白,主要存在于哺乳动物的各种外子;YH中国煤化工胖的平衡:作为生长因CNMHG以下是LF近期的收稿日期:2003-08-04基金项目:国家自然科学基金资助项目(30170685)作者简介:张东送(1971-),男,讲师,硕士,主要研究方向为食品生物技术