|
Модератор |
|
Зарегистрирован: 25-01, 05:23 Сообщения: 8903 Откуда: г. Новосибирск
|
Выше я не раз писал, что при глотании молока используется только пищевая его ценность. Но оказалось, что я ошибался. В желудке белок обрабатывается пепсинами и другими ферментами. И там белки не просто режутся до аминокислот - они режутся на блоки разной длины, состоящими из аминокислот - эти блоки называются пептидами. Терапия пептидами в последнее время интенсивно развивается. Пишут научные статьи. Появляется много патентов на эту тему - это ученые "столбят" за собой авторство по применению разных пептидов для лечения самых разных болезней. Предлагаю вниманию одну из таких статей, в которой отражена польза молока как источника пептидов. http://artemu238.livejournal.com/16648.htmlПродукты питания как источник биологически активных белков и пептидов...
Введение
Белки являются одним из основных структурных и функциональных компонентов живой клетки. Их важнейшие функции включают каталитическую, механическую, транспортную, защитную, регуляторную и т. д. После потребления с пищей белки перевариваются и поглощаются в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). В кислой среде желудка они гидролизуются (то есть расщепляются с добавлением молекулы воды) желудочными и панкреатическими протеазами на пептиды и отдельные аминокислоты. Продукты первичного гидролиза переносятся в клетки слизистой оболочки ЖКТ, где при помощи внутриклеточных пептидаз осуществляется их дальнейший гидролиз. Помимо своей диетической ценности (то есть функции источника аминокислот) некоторые пищевые белки способны опосредованно играть в организме и более специфическую биологическую роль. Отдельно следует отметить роль белков как источника биологически активных пептидов. Действительно, в живых организмах эндогенные пептиды часто функционируют как гормоны и нейротрансмиттеры и играют важную физиологическую роль. Через взаимодействие гормон-рецептор и сигнальные каскады они осуществляют свои функции в отношении регуляции метаболизма (в том числе метаболизма воды, минеральных элементов и питательных веществ), контролируют секрецию желез, изменяют артериальное давление и управляют процессами роста. Воздействуя на центральную нервную систему (ЦНС), они также способны оказывать влияние на сон, обучаемость, память, восприятие боли, сексуальную функцию, аппетит и стресс. У человека многие пептидные гормоны вовлечены в гипоталамическую гормональную систему. Например, эндогенные пептиды кортиколиберин (пептид, состоящий из 41 аминокислотного остатка) и тиролиберин действуют как гипоталамические гормоны. Они способны стимулировать секрецию двух гипофизарных гормонов — кортикотропина(адренокортикотропного гормона (АКТГ), и тиротропина соответственно. Более того, разнообразные гастроэнтеропанкреатические пептиды (такие как инсулин и глюкагон) также играют важную роль в регуляции метаболизма. В целом значимость продуктов питания как натурального источника биологически активных белков и пептидов несомненна. Особенно явным это становится при изучении современной научной литературы, наиболее значительный массив которой был сформирован в течение нескольких последних лет. В основу этой статьи легли прежде всего обзоры Wang & Gonzalez de Mejia, 2005 и Martinez Augustin s Martinez de Victoria Munoz, 2006, дополненные независимыми работами.
Биологически активные пептиды
О наличии в структуре содержащихся в продуктах питания белков аминокислотных последовательностей, которые соответствуют биологически активным пептидам, известно уже более 25 лет. Еще в 1950 году было установлено, что выделенные из казеина молока фосфорилированные пептиды усиливают опосредованную действием витамина D кальцификацию костей у больных рахитом детей. Принято считать, что это наблюдение стало первым указанием на существование в пищевых продуктах биологически активных пептидов. За последние десятилетия было обнаружено особенно много биологически активных пептидов, которые либо присутствуют в продуктах непосредственно, либо могут быть выделены из содержащихся в этих продуктах белков в ходе энзиматического (ферментативного) или химического (кислотного) гидролиза. В процессе естественной обработки пищевых белков в пищеварительном тракте (а в случае предварительной ферментации и до этого) такие пептиды высвобождаются из структуры белков и начинают действовать как самостоятельные регуляторные единицы, обладающие активностью, сходной с гормональной. На сегодняшний день выделено уже значительное количество подобных пептидов, обладающих широким спектром биологических функций. Так, поддерживаемая Университетом Ольштын (Польша) база данных «BIOPEP» (доступна на сайте http://www.uwm.edu.pl/biochemia/) насчитывала к марту 2007 г. уже 1969 биологически активных пептидов! Следует отметить, что в наши дни немалая часть исследований проводится с использованием пептидов, модифицированных по сравнению с их оригинальным аминокислотным составом; это делается преимущественно с целью усиления их активности. Обычно выделяемые из пищевых продуктов пептиды являются «короткими» — от 2 до 9, реже до 20 аминокислотных остатков. Обнаружены и более длинные пептиды: к примеру, выделенный из зерен ячменя и соевых бобов луназин, обладающий выраженной антиканцерогенной активностью, состоит из 43 а. о., а его молекулярная масса составляет 5,4 кДа [б]. Одними из важнейших источников биологически активных пептидов является молоко и молочные продукты; в то же время подобные пептиды могут быть выделены из таких разнообразных пищевых продуктов, как яйцо, рыба, моллюски, злаки (рис, пшеница, гречиха, ячмень и кукуруза), соевые бобы и даже редис. Сое, занимающей одно из важнейших мест среди продуктов, способных служить источником биологически активных пептидов, будет посвящен обзор «Соевые бобы как природный источник биологически активных белков и пептидов».
Динамические аспекты применения биологически активных пептидов
Для выполнения своей биологической функции пептиды не обязательно должны проникнуть через стенку кишечника. Так, пептиды с аноректическими свойствами выполняют свою функцию на стенке желудка или кишки, где они связываются с опиоидными и гормональными рецепторами, индуцируя чувство насыщения. Другие пептиды (например, некоторые пептиды, обладающие антиканцерогенными свойствами) могут выполнять свою функцию непосредственно в просвете желудочно-кишечного тракта — например, абсорбируя канцерогенные факторы. В то же время другие биологические функции требуют проникновения пептидов через стенку кишечника и их транспортировки в органы-мишени. Произведенное в экспериментах на лабораторных животных изучение кинетики пептидов, выделенных из белков молока, показало, что биологически активные пептиды могут присутствовать в просвете кишечника даже после обработки панкреатическими ферментами. Эти наблюдения свидетельствуют о том, что такие пептиды могут всасываться. Более того, пептиды всасываются более эффективно, чем свободные аминокислоты. Именно поэтому в клинической практике рекомендуется применение пептидов у больных, страдающих алиментарной дистрофией или проблемами с перевариванием белков. Позже было показано, что пептиды — продукты переваривания молока и йогурта в желудочно-кишечном тракте человека — способны поступать в кровоток. В данном случае в плазме крови были обнаружены два длинных пептида — к-казеингликопептид и пептид, выделенный из N-конца αs1-казеина.
Спектр биологической активности белков и пептидов молока
Молоко является особо важным источником биологически активных пептидов. Последние находятся в составе как казеина ( αs, β, к и у-казеина), так и белков сыворотки ( α-лактальбумина, ( β-лактоглобулина, лактоферрина и иммуноглобулинов) и могут быть высвобождены в ходе гидролиза собственными ферментами пищеварения или ферментами микроорганизмов. Биологически активные пептиды были обнаружены в молоке, ферментированном разнообразными молочнокислыми бактериями. Фактически же наличие биологически активных (то есть функциональных) белков в составе грудного молока известно в течение более чем полувека. Действительно, пищеварительная система новорожденных детей является физиологически незрелой. В результате новорожденные дети вынуждены полагаться на получение большинства групп биологически активных белков с молоком матери. Среди таких белков следует указать иммуноглобулины (IgG1, IgG2, IgA и IgM), ферменты (такие как лизоцим и лактопероксидаза), белки, связывающие железо (лактоферрин и трансферрин), факторы роста (эпидермальный (EGF),трансформирующий (TGFp), сходный с инсулином (группа IGF)), гормоны (гормон роста) и нейропептиды (нейротензин, вещество Р, соматостатин, вазоактивный кишечный пептид). Содержащиеся в молоке функциональные белки обладают широчайшим спектром биологической активности. Так, содержащиеся в молоке и молозиве многочисленные факторы роста играют важнейшую роль в росте и развитии организма новорожденных. Некоторые из этих факторов (EGF, TGFp, IGF-I, IGF-II) являются необходимыми для пролиферации и дифференцировки специфических типов клеток, включая как клетки органов ЖКТ, так и других систем (включая ЦНС). Отдельно необходимо указать роль факторов роста в процессах клеточной репарации и формирования иммунитета. Все эти функции обеспечиваются способностью факторов роста влиять на процессы синтеза ДНК, транскрипции РНК и синтеза белка. Диеты, обогащенные определенными факторами роста, рекомендуются, в частности, при болезни Крона (TGF(3), лучевых энтеритах и мукозитах (IGF-I). Содержащиеся в молоке и молозиве иммуноглобулины (устойчивые к воздействию желудочных ферментов) оказывают защитное действие, подавляя агглютинацию и адгезию патогенных бактерий к поверхности эпителиальных клеток, осуществляя нейтрализацию токсинов и инактивацию вирусов IgA, содержащийся как в молоке, так и в молозиве, особенно важен — именно он обеспечивает формирование пассивного иммунитета у новорожденных, так как их собственный интестинальный барьер не обладает достаточной степенью зрелости IgM в то же время является наиболее эффективным в отношении нейтрализации вирусов и подавлении бактериальной агглютинации (IgM защищает организм от патогенных грамотрицательных бактерий). В настоящее время производятся попытки увеличить содержание иммуноглобулинов в диетических молочных продуктах за счет иммунизации тельных коров против определенных видов инфекции. Предполагается, что такие продукты можно будет использовать в терапии соответствующих болезней.
Связывающие железо белки молока
Молоко является важнейшим источником белков, способных обратимо связываться с железом, — а именно лактоферрина и лактотрансферрина. Эти белки обладают выраженной антимикробной активностью; считается, что их антимикробное действие основано на нескольких независимых механизмах, таких как секвестрация железа, препятствующая его использованию бактериями, изменение свойств стенки желудочно-кишечного тракта и стимуляция как роста лимфоцитов, так и фагоцитоза бактерий клетками моноцитарно-макрофагального ряда. Последние из этих свойств предположительно основаны на способности лактоферрина связываться с широким спектром клеток, несущих специфический для него рецептор. Кроме того, известно, что лактоферрин способен дезактивировать и разрушать бактериальные белки, необходимые бактериям для колонизации. Интересно, что, например, дополнение традиционной антибиотикотерапии приемом коровьего лактоферрина увеличивает ее эффективность по отношению к Helicobacter pylori. Лактоферрин также стимулирует рост клеток кишечника и непатогенной кишечной флоры. Кроме того, он продемонстрировал способность эффективно подавлять репликацию патогенных вирусов, включая ВИЧ, цитомегаловирус, вирусы гепатита С и герпеса (тип I). Ряд проводимых в течение последних нескольких лет клинических испытаний позволил установить эффективность лактоферрина в терапии вирусного гепатита С: его прием эффективно снижал титр вирусной РНК в плазме крови больных и уровни аланиновой трансаминазы (АЛТ). Что касается иммуномодулирующей активности лактоферрина, считается, что она осуществляется посредством двух механизмов: подавлением продукции цитокинов (например, фактора некроза опухолей а или интерлейкина 1b), либо связыванием с липидами бактериальных липополисахаридов (ЛПС) и с короткими одноцепочечными сегментами ДНК (олигонуклеотидами), содержащими неметилированные последовательности цитозина и гуанина (CpG-мотивы). Первый механизм основан на наличии рецепторов лактоферрина на мембране моноцитов, лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов и эпителиальных клеток, что (как предполагается) позволяет белку прямо влиять на продукцию в них цитокинов. Второй механизм основан на стимуляции им специфических макрофагальных рецепторов (так называемых толл-рецепторов). Оказывает лактоферрин и локальное воздействие, подавляя местные (в том числе и имеющие аллергическую природу) воспалительные реакции в коже, на чем и основано его применение в ряде косметических препаратов. Эксперименты на животных показали, что при пероральном применении лактоферрин активен и в отношении воспаления стенки кишечника. Целый ряд исследований был обращен к еще одной области биологической активности лактоферрина — антиканцерогенной.[/b]
Антигипертензивные и антитромботические пептиды
[b]Следующей (и довольно значительной) группой выделяемых из молока биологически активных пептидов являются пептиды с антигипертензивными и антитромботическими свойствами. Механизм действия первых основан на ингибировании АКФ — неспецифической дипептидилкарбоксипептидазы, играющей ключевую роль в регуляции давления в системе кровообращения путем модуляции ренин-ангиотензиновой системы (РАС). Конвертируя декапептид ангиотензин I в являющийся мощным вазоконстриктором октапептидангиотензин II, АКФ повышает давление в крове¬носных сосудах. Поэтому подавление активности АКФ имеет антигипертензивный эффект. Антигипертензивные пептиды могут быть выделены из казеинов (казеокинины) и белков сыворотки (лактокинины). К первым, в частности, относятся сс51-казокинин-5 и β -казокинин-7, а ко вторым — α- и β-лактор-фин. В ряде исследований было успешно показано, что прием содержащих пептиды-ингибиторы АКФ гидролизатов белков молока или ферментированных молочных продуктов может приводить у людей к снижению показателей артериального давления. К настоящему времени на рынке появились обогащенные такими пептидами молочные продукты: в частности, выпускаемый в Японии «Лактотрипептид», содержащий смесь выделенных из белков молока трипептидов с антигипертензивными свойствами. Антитромботическим же эффектом обладают пептиды упомянутой уже выше группы казеинмакропептидов, выделяемых из κ-казеина. Предполагается, что структурное сходство этих пептидов с γ-цепью фибриногена позволяет им связываться с рецепторами последнего, подавляя, таким образом, агрегацию тромбоцитов. К пептидам с антитромботическими свойствами относятся, в частности, казоплателин и пептиды выделенные из к-казеина и лактоферрина, соответственно.
Пептиды, активные в отношении функции ЖКТ
Из белков молока может быть также выделено значительное число пептидов, биологическая активность которых связана с функцией пищеварительной системы. Механизм действия последних основан на их опиоидной активности. К последним относят группу экзорфинов — пептидов, выделяемых из α- и β -казеинов (в частности, содержащий 7 аминокислотных остатков αs1-казеин-экзорфин), а также производные β-лактоглобулина например, (β -лакторфин (амидный). Связываясь с опиоидными рецепторами, эти пептиды действуют как экзогенные модуляторы перистальтики, проницаемости кишечного эпителия и секреции гормонов кишечника. β-Казоморфины способны усиливать всасывание воды и электролитов, а также подавлять перистальтику. Предполагается, что механизм их действия основан на местном эффекте, то есть всасывание этих пептидов не является обязательным для осуществления их биологического действия. Именно поэтому такие пептиды вызывают значительный интерес в качестве потенциального средства терапии диарей. Другие пептиды, являющиеся агонистами опиоидных рецепторов, способны влиять на всасывание питательных веществ, подавлять желудочную секрецию, а также стимулировать секрецию инсулина и соматостатина. Некоторые из них способны также воздействовать на чувство насыщения и механизм терморегуляции. Существуют сведения, что некоторые выделяемые из белков молока пептиды являются антагонистами опиоидных рецепторов. Среди пептидов с подобной активностью известны выделяемый из лактоферрина пептид лактоферроксин А , а также выделяемые из к- и αs1-изоформ казеина, соответственно, пептиды казоксин С и казоксин D. В то же время следует указать, что выделяемые из белков молока пептиды обладают преимущественно агонистической в отношении опиоидных рецепторов активностью. Обладают активностью в отношении деятельности ЖКТ и казеинмакропептиды: способность воздействовать на секрецию холецистокинина позволяет им регулировать панкреатическую секрецию и влиять на опорожнение желудка.
Мясо, рыба и морепродукты
Куриное мясо является источником антигипертензивных пептидов. Так, например, его обработка ферментом термолизином приводит к высвобождению двух коротких пептидов с подобными свойствами. Источником биологически активных пептидов являются также мясо промысловых рыб различных пород (сардины, тунец, макрель), их кожа (аляскинская сайда) и другие морепродукты. Продукты растительного происхождения Соя, шпинат, пшеница, кукуруза, рис, ячмень, гречиха и подсолнечник являются распространенными источниками биологически активных пептидов. При помощи ферментативного гидролиза и последующего ультрацентрифугирования (используются также катионообменные смолы) эти пептиды могут быть выделены из растительных продуктов. Обладая разным аминокислотным составом, они осуществляют свои функции в широком спектре биологических активностей. Интересно отметить, что в зависимости от исходного белкового продукта, использованного фермента и техники выделения полученные пептиды обладают разными биологическими свойствами. В обзорной литературе можно найти описание нескольких десятков пептидов, свойства которых разнятся от антиоксидантных и антиканцерогенных до антигипертензивных и иммуностимулирующих. Так же различается их длина: в частности, приведены многочисленные примеры коротких пептидов, выделенных из зерен гречихи, в том числе дипептидов, способных подавлять активность АКФ. Отдельно можно выделить несколько опиоидных пептидов с установленной структурой: так, продукт ферментативной обработки глютена пшеницы имеет структуру, совпадающую со структурой эндогенного опиоидного пептида экзорфинаА5. Опиоидной активностью обладают и пептиды рубиско (сокращенное название D-рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы, ключевого фермента фотосинтеза), выделенного из шпината. Авторы также обращают внимание читателей на то, что в составе пептидов широко представлен пролин; согласно некоторым источникам, это придает пептидам устойчивость к протеолизу. Анализ аминокислотных последовательностей известных биологически активных пептидов в базах данных (в первую очередь в уже упоминавшейся выше «BIOPEP») позволил установить, что белок риса проламин является основным из важнейших источников антигипертензивных пептидов. Многочисленные короткие пептиды (ди- и трипептиды), способные подавлять активность АКФ, обнаруживаются также в продуктах гидролиза α-зеина, одного из белков кукурузы. В то же время белки гречихи обладают подобной активностью даже в негидролизованном состоянии, а после обработки пепсином, химотрипсином и трипсином она значительно увеличивается (среди активных в отношении АКФ пептидов гречихи было идентифицировано несколько коротких ди- и трипептидов). Среди пептидов, выделяемых из триптического гидролизата белка риса и соевых бобов, представлено довольно значительное число пептидов с иммуномодулирующими свойствами. Неспецифическим механизмом, при помощи которого они модулируют иммунный ответ, является стимуляция выработки супероксиданиона (02, одной из АФК).
Заключение Пищевые продукты являются важнейшим источником биологически активных белков и пептидов, обладающих широчайшим спектром уникальных биологических свойств — антибактериальных и противовирусных, антихолестеринемических и антигипертензивных. Поступающие в пищеварительный тракт белки и пептиды обладают разными (нередко значительно отличающимися друг от друга) механизмами действия, а их мишенями являются как субстраты пищеварения и клетки эпителия ЖКТ, так и многие другие типы клеток в других органах и тканях. Следует особо отметить, что сам факт, что биологически активные пептиды генерируются в ходе протеолитической обработки исходных белков (которые обычно имеют собственную функцию) позволяет рассматривать такие белки как многофункциональные. В настоящее время сложно утверждать, что свойство многофункциональности присуще всем или почти всем белкам, но не вызывает сомнений тот факт, что список содержащихся в обычных пищевых продуктах известных биологически активных белков и пептидов непрерывно растет.
Об авторе: Сергей Владимирович Анисимов, кандидат медицинских наук, сотрудник отдела молекулярно-генетических технологий Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И. П. Павлова.
|
|