造骨牛奶蛋白及相關(guān)組分的研究進展

呂　文　周志俊

食品衛(wèi)生安全是公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大問題，目前我國在這一領(lǐng)域尚存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。新的《食品安全法》將于2009年6月1日正式實施,這是我國加強食品安全的重要改革和進步。

本文對造骨牛奶蛋白(Osteoblasts milk protein,OMP)相關(guān)組分的研究信息進行綜述，并對其安全性研究加以關(guān)注。お

1造骨牛奶蛋白（OMP）

1.1 OMP的組成成分

對于OMP的主要組成成分，目前尚無統(tǒng)一的確切說法。杜明等^[1]的文章中指出,造骨牛奶蛋白是一種微量存在于牛乳中的天然活性蛋白，在提高人體骨密度方面具有獨特的效果。其主要成分包括血管生長因子、細胞生長因子、酪蛋白磷酸肽、維生素D₃等營養(yǎng)物質(zhì)。在初乳中含量相對較高，這種蛋白能激活人體中某種酶的活性，使機體骨骼更健康。OMP可直接作用于骨頭，可以增加造骨細胞活力，從而使骨骼留住鈣質(zhì)，直接增加骨密度。

一項專利^[2]中的表述是，OMP的規(guī)范名詞為生長因子濃縮物（growth factor concentration，GFC），主要成分為類胰島素成長因子(IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ)和轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β1，TGF-β2)。

由于目前國家有關(guān)部門尚未授權(quán)任何組織或個人對OMP的組成成分進行檢測，因此，尚無法確定OMP的主要組分。

1.2 OMP的安全性研究

OMP不屬于我國批準(zhǔn)使用的食品添加劑，也不屬于申報新資源食品的范圍，是未納入我國現(xiàn)行食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)管理的食品原料。鑒于OMP僅是商品名稱，歐美國家并沒有其安全性研究的資料。

在全球最大的生物醫(yī)學(xué)文獻數(shù)據(jù)庫PubMed中進行關(guān)鍵詞為“growth factor concentration”(生長因子濃度)的檢索，共有134條與之有關(guān)的論文摘要信息。若以關(guān)鍵詞為“Osteoblasts Milk Protein”進行檢索，則只是列出一些可能有關(guān)但不含該術(shù)語的論文。在國際癌癥研究中心（IARC）的網(wǎng)站上，同樣沒有關(guān)于OMP的相關(guān)文獻。該機構(gòu)也未將OMP列為致癌物質(zhì)。

2 乳鐵蛋白與乳過氧化物酶

2.1 乳鐵蛋白

乳鐵蛋白（Lactoferrin，LF）是一種多功能的蛋白質(zhì)，其多肽鏈由703個氨基酸殘基組成。LF是一種鐵結(jié)合性糖蛋白，一個分子有2個鐵結(jié)合部位。LF在酸性條件下對熱穩(wěn)定，且穩(wěn)定性隨鐵飽和度的增加而增加^[3]。

乳鐵蛋白具有廣譜的抗細菌感染活性^[4~6]，其抑菌譜包括革蘭陽性菌、革蘭陰性菌、好氧菌、厭氧菌和酵母菌。乳鐵蛋白對多種病毒有抑制作用。有研究表明，乳鐵蛋白能抑制鐵誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化過程所產(chǎn)生的硫代巴比妥酸和丙二醛的生成，具有抗氧化作用。乳鐵蛋白還可以調(diào)節(jié)巨噬細胞活性和刺激淋巴細胞合成，對免疫功能進行調(diào)節(jié)^[7]。乳鐵蛋白對消化道腫瘤，如結(jié)腸癌、胃癌、肝癌等具有化學(xué)預(yù)防作用，可抑制由此引發(fā)的腫瘤轉(zhuǎn)移^[8]。此外，乳鐵蛋白也可調(diào)節(jié)胃腸道內(nèi)鐵的吸收。

活性LF（ALF）已經(jīng)被美國FDA和美國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)用于新鮮肉類的防腐輔助劑。在歐盟、日本和韓國，ALF也被允許使用。美國FDA 2009年2月最新公布的GARS(公認為安全的)列表中，牛源乳鐵蛋白被認為是安全的^[9]。新西蘭食品安全署的目錄上，乳鐵蛋白被歸類為營養(yǎng)粉末，可以作為奶制品的原料使用。

2.2 乳過氧化物酶

乳過氧化物酶（Lactoperoxidase，LPO）是牛乳中發(fā)現(xiàn)最早，數(shù)量最多的酶類之一，是以過氧化氫為供體的氧化還原酶類，分子量為80~100 ku。乳過氧化物酶和硫氰酸鹽、過氧化氫共同組成乳過氧化物酶體系（LPS），是牛奶中超強有力的抗菌系統(tǒng)，可以增加原乳的保存期限。但是，這3種成分必須同時存在，缺少任何一種，LPS都不能發(fā)生抑菌作用。因過氧化氫在奶中含量甚微，需要從外源提供。新鮮擠出的牛乳中，天然含有LPS。

LPS具有廣譜抗菌性，也可用于延長巴氏殺菌乳的保質(zhì)期^[10]。新西蘭食品安全署的目錄上，LPO同樣被歸類為營養(yǎng)粉末，可以作為奶制品的原料使用。お

3 牛奶堿性蛋白（MBP）

牛奶堿性蛋白亦稱乳堿性蛋白，是乳蛋白的堿性部分，為乳中的痕量成分，其最大的特點是可以抑制破骨細胞并可增殖成骨細胞^[11]。MBP是由日本雪印乳業(yè)技術(shù)研究所發(fā)現(xiàn)的^[12]。雪印公司在給美國FDA的申請書中清楚寫明BMBPF（bovine milk basic protein fraction)的主要成分為乳鐵蛋白和乳過氧化氫酶，此外，還含有半胱氨酸蛋白酶抑制因子 C（Cystatin C）、激肽原片段1-2（kininogen fragment 1-2）和HMG樣蛋白（HMG-like protein）^[13]。

體外細胞培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)，MBP可顯著減少骨吸收窩陷的數(shù)目^[14]。動物實驗顯示,低劑量的MBP能促進大鼠骨基質(zhì)形成^[15]。健康成年男性實驗結(jié)果表明,MBP可調(diào)節(jié)骨代謝，從而維持骨重建的平衡^[16]。健康成年女性的研究結(jié)果表明，MBP可使骨密度增加，提高骨代謝^[17]。

通過對MBP的單劑量口服毒性研究、4周重復(fù)劑量口服毒性研究、13周重復(fù)劑量口服毒性研究以及MBP的致畸研究發(fā)現(xiàn)，在臨床上，MBP對任意劑量組的男性或女性的體重、食品消耗、尿液分析、血液分析、眼科、器官及組織病理學(xué)等情況沒有造成影響。此外，MBP的誘導(dǎo)活性在用沙門菌作反向突變掃描檢驗中未被檢出^[12]。

目前，MBP已經(jīng)被開發(fā)為功能性食品添加劑，廣泛應(yīng)用于干酪、脫脂牛奶、乳飲料、酸奶和冰淇淋等乳制品中^[12]。

美國FDA根據(jù)2006年日本雪印牛奶公司的申請，在現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，目前對雪印公司認為BMBPF“一般認為是安全的”不加質(zhì)疑。但是對于BMBPF是否屬于FDA認證的GRAS，F(xiàn)DA未做出決定。同時，雪印公司負有確保該公司銷售食物成分安全的責(zé)任。這一結(jié)果僅適用于2歲以上人群，依據(jù)現(xiàn)有資料，無法評價其對2歲以下嬰幼兒的作用^[13]。但是，在新西蘭食品安全署的目錄上，并沒有MBP這一商品名稱。お

4 胰島素樣生長因子-Ⅰ（insulin-like growth factor-Ⅰ，IGF-Ⅰ）

4.1 IGFs的結(jié)構(gòu)

胰島素樣生長因子（IGFs），也稱類胰島素樣生長因子，是一類具有廣泛生物學(xué)功能的細胞因子，也是胰島素家族成員，由IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ兩部分組成。其中，IGF-Ⅰ是含有70個氨基酸殘基的單鏈蛋白，分子量是7.5 kD，結(jié)構(gòu)中含有3個鏈內(nèi)二硫鍵。人體的許多組織可以合成分泌IGFs，血液中的IGFs主要由肝臟生物學(xué)合成。IGF-Ⅰ基因定位于12q23，IGF-Ⅱ基因定位于11p15.5，它們在基因定位上與RAS相鄰^[18]，提示RAS原癌基因家族成員與IGF家族成員可能存在某種功能或進化上的關(guān)聯(lián)性^[19]。

4.2 牛奶中IGF-Ⅰ的來源

天然牛奶中也可含有IGF-Ⅰ。用巴氏消毒法（75℃，45 s）消毒后不能使牛奶中的IGF-Ⅰ變性，但在高溫消毒（121℃，5 min）后即無法檢測出IGF-Ⅰ的存在^[20]?，F(xiàn)代養(yǎng)牛場曾使用重組牛生長激素（rBGH）來增加產(chǎn)奶量，隨后研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)rBGH喂飼的奶牛牛乳中IGF-Ⅰ的含量升高，考慮到可能的風(fēng)險，目前，在北美及歐洲r(nóng)BGH已經(jīng)通過立法禁止使用了^[21]。

4.3 IGF-Ⅰ的生物學(xué)功能

IGF-Ⅰ主要調(diào)節(jié)機體出生后的生長發(fā)育，介導(dǎo)生長激素的促生長作用，促進肌肉和骨骼生長，腦發(fā)育及臟器生長，恢復(fù)體重。

IGF-Ⅰ能夠促進成纖維細胞、平滑肌細胞、乳腺上皮細胞、成骨細胞等多種細胞的增殖，還可促進卵母細胞成熟，抑制卵泡凋亡。IGF-Ⅰ能促進胸苷進入DNA合成，促進成纖維細胞復(fù)制，是細胞從G₁期向S期轉(zhuǎn)變的必需因子。該功能被認為與癌癥發(fā)生具有密切關(guān)系。IGF-Ⅰ可以通過與IGF-Ⅰ受體的作用，在肝細胞、肌肉細胞等多種細胞中促進氨基酸和葡萄糖的攝取及蛋白質(zhì)合成；還可促進肌肉細胞攝取葡萄糖和氨基酸，使糖原合成增多，分解減少，降低血糖。此外，IGF-Ⅰ具有非選擇性神經(jīng)營養(yǎng)作用，能促進外周神經(jīng)再生。

IGF-Ⅰ作為一種蛋白質(zhì)，正常情況下會在胃腸道內(nèi)被消化分解成氨基酸，然后才能被人體吸收利用。因此，IGF-Ⅰ口服之后不會產(chǎn)生生物有效性^[22]。

4.4 IGF系統(tǒng)與腫瘤

在IARC專家組將來的評估優(yōu)先等級目錄中，IGF的優(yōu)先等級被列為低。有體外研究實驗結(jié)果表明，血液中IGF水平的升高可能會引起乳腺癌、結(jié)腸癌和前列腺癌^[23]。4.4.1 IGF-Ⅰ的致癌及促癌性研究 對于惡性細胞而言，IGF-Ⅰ具有較強有絲分裂原性和抗凋亡活性。IGF-Ⅰ能通過腫瘤細胞自分泌或旁分泌方式產(chǎn)生，促進腫瘤細胞分化、生長。

現(xiàn)有動物實驗資料多限于轉(zhuǎn)基因動物。Digiovanni等^[24]在轉(zhuǎn)基因小鼠中觀察到了特定表皮基底細胞IGF-Ⅰ表達導(dǎo)致的自發(fā)性腫瘤促進。應(yīng)用肝特異性IGF-Ⅰ基因敲除（LD）鼠（該鼠血清中IGF-Ⅰ水平為正常對照鼠的25%）的研究中發(fā)現(xiàn)，LD鼠乳腺腫瘤生長潛伏期延長、發(fā)生延緩且較少轉(zhuǎn)移^[25]。利用DMBA致癌劑建立乳腺癌動物模型試驗結(jié)果提示,IGF-Ⅰ水平?jīng)Q定了乳腺腫瘤發(fā)生的組織學(xué)類型^[26]。另外，IGF-Ⅰ也參與惡性轉(zhuǎn)化，可與雌孕激素在多水平層次協(xié)同誘發(fā)乳腺癌^[27]。IGF-Ⅰ還可與IGF-Ⅰ受體和受體底物等調(diào)控下游信號系統(tǒng)，促進細胞增生及腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。人群研究方面，應(yīng)用meta分析方法對現(xiàn)有流行病學(xué)研究資料的分析表明,IGF-Ⅰ水平的升高與乳腺癌發(fā)病率上升的關(guān)聯(lián)僅見于絕經(jīng)前女性^[28]?，F(xiàn)有研究不能證明IGF-Ⅰ和乳腺癌存在直接聯(lián)系。前瞻性流行病學(xué)研究表明，血漿中IGF-Ⅰ水平與前列腺癌和結(jié)腸癌有關(guān)。

劉欣春等^[29]的實驗表明,IGF-Ⅰ對新生小鼠后肢肌分離培養(yǎng)得到骨骼肌源性干細胞有促增殖作用，且隨IGF-Ⅰ濃度的增加而增加，并逐漸趨于飽和。

Fukuda等^[30]研究發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ可通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子在結(jié)直腸癌細胞上表達，促進腫瘤組織血管生成，從而導(dǎo)致腫瘤生成和轉(zhuǎn)移。結(jié)直腸癌細胞被IGF-Ⅰ激活后,經(jīng)常過度表達IGF-ⅠR,促進腫瘤細胞分裂增殖,促進細胞向惡性表型轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生抑制腫瘤細胞凋亡的作用。Wu等^[31]研究發(fā)現(xiàn)，血清中IGF-Ⅰ的水平與結(jié)直腸癌的發(fā)生概率有關(guān)。血循環(huán)中IGF-Ⅰ水平的提高可增加腫瘤發(fā)生的易感性和促進腫瘤的過度生長。另外，IGF-Ⅰ受體激活p38及異位細胞核的β-catenin 磷酸化, 使E-cadherin復(fù)合體降解,可促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移。

4.4.2 IGF-Ⅰ與腫瘤的診斷和治療

從現(xiàn)有的研究結(jié)果看，IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR水平有可能作為臨床上一個新的指標(biāo)來預(yù)測高危人群,協(xié)助做出早期診斷，并通過改變這些指標(biāo)的水平，來達到預(yù)防和治療腫瘤的目的。但其可靠性和臨床診斷價值尚不能完全肯定。IGF-ⅠR可作為腫瘤治療中新的分子靶點，在惡性腫瘤治療中具有重要的臨床應(yīng)用前景及價值。

血清中IGF-Ⅰ的變化可直接或間接地反映乳腺癌的惡性表型、內(nèi)分泌微環(huán)境狀態(tài)、乳腺癌惡性生物學(xué)行為和相互影響因素的綜合狀態(tài), 是乳腺癌內(nèi)分泌治療或手術(shù)治療監(jiān)測的一種很理想和很有潛力的腫瘤分子生物學(xué)標(biāo)志物。

4.5 IGF-Ⅰ的安全性研究

美國FDA認為牛奶中適量增加IGF-Ⅰ的濃度，不會造成食品安全方面的隱患^[22]。

IGF-Ⅰ也可應(yīng)用在臨床疾病的診斷和治療上。目前臨床實驗正在研究將IGF-Ⅰ作為生長障礙、糖尿?。?型、2型）、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化、燒傷和肌強直性營養(yǎng)不良的評價指標(biāo)。2005年，美國FDA正式批準(zhǔn)IGF-Ⅰ用于嚴重IGF-Ⅰ缺乏患者的臨床治療。另外，IGF-Ⅰ的生理功能決定了IGF-Ⅰ也可用于骨質(zhì)疏松癥和心血管疾病的治療，不過現(xiàn)階段尚未用于臨床治療實踐。お

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(收稿日期：2009-03-18)