膳食中氧化蛋白對機(jī)體健康影響的研究進(jìn)展

齊世超，李洪軍,2，王俊鵬，賀稚非,2,

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715）

蛋白質(zhì)作為人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，具有為機(jī)體提供必需氨基酸、能量和調(diào)節(jié)免疫等多種作用[1]。早在20世紀(jì)早期，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)氧化修飾后，溶酶體無法充分降解氧化蛋白，會造成蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物在機(jī)體內(nèi)積累，從而誘發(fā)糖尿病、白內(nèi)障和阿爾茨海默病等多種慢性疾病[1]。食物作為人體攝入蛋白質(zhì)的來源，其安全品質(zhì)時刻影響著人體健康。由于蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物會在加工和貯藏過程中積聚，因此，研究攝入食品中氧化蛋白對人體健康的影響至關(guān)重要。在過去的幾十年中，對蛋白質(zhì)氧化進(jìn)行的研究多集中于氧化蛋白作為神經(jīng)退行性疾病和其他疾病（阿爾茨海默病、急性心肌梗塞）的生物標(biāo)志物[2]，而有關(guān)食源性氧化蛋白對人體健康影響的研究較為缺乏。趙琪[3]采用H2O2/Cu2＋催化體系氧化酪氨酸得到主要成分為雙酪氨酸（di-tyrosine，Dityr）和3-硝基酪氨酸（3-nitrotyrosine，3-NT）的氧化產(chǎn)物。根據(jù)急性中毒分類標(biāo)準(zhǔn)，氧化酪氨酸產(chǎn)物的級別為無毒性，而在動物毒性實(shí)驗(yàn)中，長期攝入氧化酪氨酸產(chǎn)物會導(dǎo)致大鼠氧化還原狀態(tài)失衡和心肌氧化性損傷，說明攝入氧化酪氨酸對機(jī)體的損傷作用可能存在長期累積性。同時，Cuq等[4]研究發(fā)現(xiàn)，氧化修飾后的氨基酸殘基會被機(jī)體吸收，且氧化氨基酸會隨著內(nèi)循環(huán)到達(dá)機(jī)體各個組織器官。也有研究表明攝入大量氧化氨基酸會破壞小鼠內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，誘導(dǎo)炎癥性腸炎，導(dǎo)致肝臟和腎臟纖維化[5-6]。

近幾十年，大量研究主要集中在攝入脂肪對機(jī)體健康的危害，而忽略了蛋白質(zhì)對機(jī)體健康的影響。目前我國飲食結(jié)構(gòu)正在逐漸向西方飲食結(jié)構(gòu)靠攏，蛋白質(zhì)攝入的增加和食物的高加工率不可避免地會增加人體氧化蛋白的攝入，因此探究膳食中氧化蛋白對機(jī)體健康的影響機(jī)制是一個亟需解決的問題。故本文概述了膳食中氧化蛋白與機(jī)體氧化應(yīng)激之間的聯(lián)系，總結(jié)了膳食中蛋白質(zhì)氧化機(jī)理及產(chǎn)生途徑，并系統(tǒng)闡述了體內(nèi)氧化蛋白的積累途徑，同時對近些年膳食氧化蛋白對機(jī)體健康的影響研究進(jìn)行了梳理，希望為膳食蛋白與機(jī)體健康關(guān)系的研究和合理膳食提供指導(dǎo)和參考。

1 膳食中氧化蛋白與機(jī)體氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)氧化因子與抗氧化機(jī)制失衡的一種狀態(tài)，其傾向于氧化，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)自由基含量增加[7]。活性氧（reactive oxygen species，ROS）作為細(xì)胞氧化反應(yīng)的正常代謝產(chǎn)物，參與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA等大分子的氧化損傷[8]。在生理?xiàng)l件下，內(nèi)源性抗氧化防御機(jī)制可以抑制ROS的形成，保持正常的細(xì)胞功能和內(nèi)穩(wěn)態(tài)。通常，機(jī)體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)主要分為兩部分：1）抗氧化酶系統(tǒng)，主要包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等；2）非酶抗氧化劑系統(tǒng)，包括VC、VE、谷胱甘肽、類胡蘿卜素和微量元素（銅、鋅、硒）等。一方面，機(jī)體必需的微量營養(yǎng)素需要通過飲食攝?。涣硪环矫?，不平衡的飲食（脂質(zhì)/蛋白質(zhì)/碳水化合物份額受損）和直接攝入的膳食中氧化產(chǎn)物可能引起機(jī)體氧化應(yīng)激，如膳食中的氧化產(chǎn)物會通過腸道吸收、血流分布和誘導(dǎo)體內(nèi)氧化產(chǎn)物積累，從而引起體內(nèi)氧化應(yīng)激。因此，膳食結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)機(jī)體氧化狀態(tài)中發(fā)揮著重大作用。

1995年，Levander等[9]引入了一個新術(shù)語——“膳食氧化應(yīng)激（dietary oxidative stress）”，它是指通過膳食攝入過多的氧化蛋白而引起的體內(nèi)細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的紊亂。除此之外，Kanner等[10]將由于攝入過氧化飲食而產(chǎn)生的（體內(nèi)）氧化應(yīng)激定義為“餐后氧化應(yīng)激（postprandial oxidative stress）”。但Kanner等定義的餐后氧化應(yīng)激主要是針對攝入富含脂質(zhì)和脂質(zhì)氧化次級產(chǎn)物引起的機(jī)體氧化應(yīng)激，而忽略了膳食中氧化蛋白及相關(guān)氧化產(chǎn)物對機(jī)體氧化應(yīng)激的影響。蛋白質(zhì)氧化是ROS直接或間接與氧化應(yīng)激次級產(chǎn)物反應(yīng)引起蛋白質(zhì)共價修飾，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子之間交聯(lián)、氨基酸側(cè)鏈的修飾與蛋白質(zhì)骨架斷裂等[11]。20世紀(jì)初，Dakin[12]最早報道了消化過程中特定氨基酸的氧化降解，并分析了氨基酸氧化的潛在生物學(xué)后果，但仍不清楚蛋白質(zhì)氧化對人體健康的影響。在隨后的研究中，研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)氧化與衰老、慢性病之間有著一定聯(lián)系。Youngman等[13]在1992年報道了與衰老有關(guān)的蛋白質(zhì)氧化可以通過限制蛋白質(zhì)的攝入而減緩，這表明膳食中蛋白質(zhì)與體內(nèi)蛋白質(zhì)氧化之間存在一定關(guān)系。與此同時，有研究發(fā)現(xiàn)攝入氧化蛋白會增加實(shí)驗(yàn)動物血液和內(nèi)臟中的自由基含量，促進(jìn)體內(nèi)氧化應(yīng)激現(xiàn)象的發(fā)生[14]。因此，膳食中氧化蛋白對機(jī)體餐后氧化應(yīng)激具有推動作用。

2 膳食中蛋白氧化的影響因素及機(jī)理

2.1 膳食中蛋白質(zhì)氧化的影響因素

蛋白質(zhì)氧化是導(dǎo)致食品品質(zhì)劣變的重要因素之一，其不僅會影響食品風(fēng)味、感官和色澤，還會導(dǎo)致蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值下降。在食品加工過程中蛋白質(zhì)氧化受多種因素影響，包括原料、加工方式等。

2.1.1 原料

脂質(zhì)作為人體的重要營養(yǎng)素之一，為機(jī)體提供能量和必需脂肪酸。同時膳食中脂質(zhì)含量也可以影響蛋白氧化反應(yīng)。鑒于脂質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)氧化同為自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一些研究者認(rèn)為兩者之間存在交互作用。如Soyer等[15]研究發(fā)現(xiàn)雞肉在低溫貯藏過程中脂質(zhì)氧化和蛋白氧化之間存在一定相關(guān)性；Wang Zhaoming等[16]研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)氧化產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde，MDA）可以促進(jìn)肌原纖維蛋白和肌紅蛋白氧化。膳食中含有的金屬離子（如Fe3＋和Cu2＋）也催化ROS的產(chǎn)生，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化[17]。外源添加物對食品中蛋白氧化也具有一定影響，如香辛料和天然抗氧化物質(zhì)能抑制食品中蛋白質(zhì)氧化[18]；亞硝酸鹽能抑制羰基和二聚酪氨酸的形成，阻止蛋白氧化[19]；高濃度的NaCl能破壞細(xì)胞膜的完整性，降低抗氧化酶活性，從而促進(jìn)蛋白氧化[20]。

2.1.2 加工方式

蛋白質(zhì)氧化在食品加工過程中普遍存在，一般受熱加工影響較大。熱加工方式眾多，包括蒸煮、擠壓膨化、干燥和微波加熱等，盡管這些熱加工方式可能會對蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)生不同的影響，但熱加工對蛋白質(zhì)氧化的影響機(jī)制大致相同。熱處理后自由基含量增加、抗氧化酶活性急劇下降以及肉中血紅素的卟啉環(huán)氧化斷裂，從而催化蛋白質(zhì)氧化[21]。相較于熱加工，非熱加工對蛋白質(zhì)氧化影響較小，但同樣能引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。例如經(jīng)高密度二氧化碳加工技術(shù)處理后，乳清蛋白的疏水基團(tuán)暴露、熒光強(qiáng)度上升以及熱變性溫度改變[22]；超聲波輔助腌制處理可以促進(jìn)肌原纖維蛋白質(zhì)羰基含量上升、巰基含量下降以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[23]；斬拌可以破壞肌肉纖維，增加肉與氧氣的接觸面積，促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化[24]。

2.2 蛋白質(zhì)氧化機(jī)理

2.2.1 ROS介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化機(jī)制

ROS介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化機(jī)制如圖1所示。首先，O2和H2O會在X射線、γ射線和Fe2＋的作用下生成·OH，·OH奪取蛋白質(zhì)分子中的氫原子，生成以碳原子為中心的自由基（C·）（c反應(yīng)），C·會與O2結(jié)合生成烷氧自由基（COO·）（d反應(yīng)），COO·可以與Fe2＋、另一個分子中的氫原子或超氧陰離子自由基反應(yīng)生成烷基過氧化物（COOH）（f、g和h反應(yīng)），COOH可以與過氧自由基或Fe2＋進(jìn)一步反應(yīng)生成烷基自由基（CO·）和羥基衍生物（C—OH）（j和k反應(yīng)）。在無氧條件下，兩個以碳原子為中心的自由基會相互反應(yīng)生成碳-碳交聯(lián)衍生物（e反應(yīng)）。除去以上途徑外，CO·和COOH還可以通過酰胺化或α-酰胺化途徑發(fā)生裂解（i和l反應(yīng)）[8]。

圖1 ROS介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化機(jī)制[8]Fig. 1 Reactive oxygen species-mediated protein oxidation mechanism[8]

2.2.2 活性氮介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化機(jī)制

活性氮（reactive nitrogen species，RNS）是指一種具有較高活性的含氮自由基及自由基衍生物，主要是由一氧化氮自由基（NO·）和ROS反應(yīng)生成[25]。NO·是L-精氨酸在一氧化氮合酶作用下轉(zhuǎn)成瓜氨酸的過程中產(chǎn)生的。在NO·低濃度情況下，RNS具有調(diào)節(jié)信息傳遞和炎癥的作用，在NO·濃度過高的情況下，NO·會與超氧陰離子自由基反應(yīng)生成過氧亞硝基陰離子自由基（ONOO－），而ONOO－與·OH的性質(zhì)相似，具有較高活性，容易對生物大分子造成損傷[26]。蛋白質(zhì)巰基作為RNS的攻擊對象，可以被氧化修飾生成亞硝基化巰基（—SNO）。其作用機(jī)制有兩種：1）NO·與O2作用生成·NO2，NO·再與·NO2生成三氧化二氮（N2O3），N2O3與蛋白質(zhì)巰基進(jìn)一步反應(yīng)生成—SNO[27]。2）·NO2對蛋白質(zhì)巰基進(jìn)行單電子氧化生成巰基自由基，巰基自由基與NO·進(jìn)一步反應(yīng)生成—SNO[28]。除此之外，蛋白質(zhì)氨基酸殘基也容易被RNS氧化修飾，如半胱氨酸、蛋氨酸和酪氨酸[29]。

2.2.3 脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化機(jī)制

脂質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)氧化均為自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，脂質(zhì)氧化過程中產(chǎn)生的自由基和氫過氧化物都能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化[30]。脂質(zhì)過氧化物介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化主要以兩種方式進(jìn)行：1）脂質(zhì)氧化過程中產(chǎn)生的自由基或氫過氧化物等活性物質(zhì)攻擊蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)氧化（引發(fā)、傳遞、抽氫）（表1）。2）脂質(zhì)氧化產(chǎn)物直接與蛋白質(zhì)反應(yīng)，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)氧化（延伸、復(fù)合）（表1）。如MDA可以與蛋白質(zhì)殘基共價結(jié)合，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[31]；丙烯醛可以引起肌原纖維蛋白氧化修飾，導(dǎo)致蛋白質(zhì)糖基化、巰基含量減少[32]。

表1 脂質(zhì)氧化介導(dǎo)蛋白質(zhì)氧化的可能作用機(jī)制Table1 Possible mechanism of lipid oxidation-mediated protein oxidation

3 體內(nèi)氧化蛋白的積累

3.1 體內(nèi)蛋白質(zhì)氧化導(dǎo)致的積累

蛋白質(zhì)氧化是機(jī)體進(jìn)行有氧代謝的必然結(jié)果。一般來說細(xì)胞中氧化蛋白的積累主要是細(xì)胞代謝異常造成的。機(jī)體中蛋白合成與蛋白降解之間的動態(tài)平衡失調(diào)導(dǎo)致一些蛋白質(zhì)無法降解，從而引起氧化蛋白在體內(nèi)的積累。體內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的維持受多種因素影響，其中包括細(xì)胞生成和自由基清除速率、內(nèi)源性和外源性抗氧化劑的含量以及一些催化降解蛋白質(zhì)溶酶體的狀態(tài)[33]。細(xì)胞內(nèi)蛋白被氧化修飾后，會導(dǎo)致蛋白功能喪失且抗酶解。除此之外，一些蛋白氧化產(chǎn)物還能抑制蛋白酶降解其他蛋白[34]。如果氧化蛋白在細(xì)胞內(nèi)不能及時清除和修復(fù)，會在細(xì)胞內(nèi)積累并破壞細(xì)胞生理功能，導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生，如帕金森病、阿爾茨海默病、哮喘、動脈粥樣硬化等[35]。蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物的積累還可能是由于機(jī)體在進(jìn)行呼吸代謝時產(chǎn)生的ROS對蛋白質(zhì)進(jìn)行氧化修飾從而導(dǎo)致水解性降低和加重蛋白聚集。

3.2 膳食中蛋白質(zhì)氧化導(dǎo)致的積累

蛋白質(zhì)氧化是導(dǎo)致食品在加工和貯藏過程中品質(zhì)下降的主要原因之一，蛋白質(zhì)在加工和貯藏過程中會受到高溫、擠壓和光照等物理因素的影響，從而導(dǎo)致蛋白氧化。膳食中蛋白被氧化后會引起其消化率降低和某些必需氨基酸的損失，從而引起食物的營養(yǎng)品質(zhì)下降。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)體攝入大量蛋白質(zhì)后，由于胃腸道中的ROS和酸性環(huán)境的存在，蛋白質(zhì)會持續(xù)受到氧化損傷，在機(jī)體內(nèi)進(jìn)一步氧化。同時，Gu Chunmei等[36]研究發(fā)現(xiàn)攝入大量蛋白質(zhì)可以通過破壞氧化劑和抗氧化劑的平衡來加劇自由基對胰腺功能的氧化損傷。在攝入過量蛋白質(zhì)和半胱胺的實(shí)驗(yàn)組中，大鼠氧化應(yīng)激狀況減輕并且胰腺功能得到改善。高蛋白飲食引起氧化應(yīng)激的機(jī)制可能與氧化劑和抗氧化劑系統(tǒng)失衡有關(guān)，而抗氧化系統(tǒng)的失衡和自由基含量的增加必然會使體內(nèi)蛋白質(zhì)氧化損傷。除此之外，有研究發(fā)現(xiàn)機(jī)體攝入氧化蛋白后，氧化蛋白會暴露在腸道黏膜，在小腸吸收并隨著血液輸送至機(jī)體各個部位[37]。Gurer-Orhan等[38]研究發(fā)現(xiàn)，氧化氨基酸會摻雜在機(jī)體蛋白質(zhì)合成過程中，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，該學(xué)者還強(qiáng)調(diào)蛋白質(zhì)翻譯后氧化修飾不是造成體內(nèi)蛋白質(zhì)氧化修飾的唯一原因，外源性氧化氨基酸也可能會被用來合成蛋白質(zhì)，從而使蛋白質(zhì)具有毒性。因此可以推測食源性氧化蛋白可能會被機(jī)體所利用和堆積，從而導(dǎo)致體內(nèi)蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物積累。

4 膳食氧化蛋白對機(jī)體健康的影響

蛋白質(zhì)中氨基酸比例直接關(guān)系到人體合成蛋白質(zhì)和機(jī)體健康。膳食蛋白來源主要分為動物性蛋白和植物性蛋白。蛋白質(zhì)來源不同，其氨基酸組成和含量也不同。有研究表明，不同來源的蛋白質(zhì)在體外模擬消化后生成的肽也存在差異，因此攝入不同來源蛋白質(zhì)會對機(jī)體生理功能造成不同影響[39]。Song Shangxin等[40]研究發(fā)現(xiàn)，短期攝入牛肉、雞肉和魚肉蛋白對大鼠脂質(zhì)代謝和胰島素抵抗有一定的積極作用，但長期攝入肉類蛋白會提高大鼠心血管疾病的發(fā)生幾率。植物蛋白具有降低膽固醇、心血管疾病和高脂的風(fēng)險，然而過量食用植物蛋白同樣也會對機(jī)體造成負(fù)面影響。大量攝入植物蛋白會使腸道菌群中益生菌豐度下降，有害菌豐度上升。吳秋萍等[41]探究了氧化大豆蛋白對大鼠體內(nèi)自由基及抗氧化能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攝入氧化大豆蛋白會導(dǎo)致小鼠機(jī)體自由基水平增加，且抗氧化能力下降。在添加抗氧化劑硫辛酸后，小鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激現(xiàn)象減輕。因此，無論是植物蛋白還是動物蛋白氧化修飾后，均會對機(jī)體造成負(fù)面影響。

4.1 膳食中氧化蛋白對機(jī)體氧化應(yīng)激的影響

在正常生理狀況下，內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)可以抵抗體內(nèi)ROS的生成和危害，維持細(xì)胞穩(wěn)定。在機(jī)體攝入氧化蛋白后，由于蛋白質(zhì)會在機(jī)體中繼續(xù)受到氧化損傷，會使機(jī)體內(nèi)RNS和ROS自由基數(shù)量急劇上升，從而使體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)失衡，導(dǎo)致氧化應(yīng)激。林詩曼[42]探究飼喂加工氧化豬肉對小鼠健康的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長期飼喂高氧化豬肉會導(dǎo)致小鼠體內(nèi)氧化還原狀態(tài)失衡；同時研究還發(fā)現(xiàn)，攝入氧化蛋白會增加機(jī)體ROS含量和下調(diào)與機(jī)體抗氧化機(jī)制有關(guān)的Nrf2基因表達(dá)。吳伶艷[14]研究發(fā)現(xiàn)短期飼喂氧化酪蛋白的小鼠，血液中的自由基含量顯著升高，同時體內(nèi)谷胱甘肽含量下降，從而引起小鼠機(jī)體氧化應(yīng)激。繼續(xù)飼喂小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠的記憶能力受損，且血液和組織器官的氧化還原狀態(tài)失衡。

氧化蛋白的直接攝入可能不是導(dǎo)致體內(nèi)氧化應(yīng)激的唯一外源性因素。胃作為食物消化的場所，其酸性環(huán)境、促氧化劑（如鐵離子和血紅素等）和自由基含量會引起食物中的蛋白質(zhì)在胃腸道發(fā)生氧化修飾，因此大量攝入蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和其他促氧化劑同樣有可能引起機(jī)體氧化應(yīng)激。Kanner等[10]研究發(fā)現(xiàn)胃中的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物會引起氧化應(yīng)激，其機(jī)制可能是MDA被血液系統(tǒng)吸收后，與體內(nèi)蛋白反應(yīng)形成加合物，生成高級脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激。Turner等[43]研究發(fā)現(xiàn)攝入大量紅肉和乳制品均會引起大鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激。陳佳[44]研究飼喂不同來源肉類對大鼠免疫系統(tǒng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，長期食用羊肉、狗肉和鴨肉均會導(dǎo)致大鼠抗氧化能力下降。這可能是由于肉類是攝入動物蛋白的主要來源，而肉中含有血紅素、肌紅蛋白和鐵離子等促氧化劑，在胃部酸性環(huán)境下能促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化，產(chǎn)生氧化產(chǎn)物和自由基，引起機(jī)體氧化應(yīng)激。

通過上述研究發(fā)現(xiàn)，膳食氧化蛋白對機(jī)體氧化應(yīng)激的影響機(jī)制可能包括：1）攝入氧化蛋白會導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)ROS含量增加，超出機(jī)體清除ROS的能力；2）體內(nèi)谷胱甘肽等抗氧化劑活性和含量下降，導(dǎo)致體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)失衡。

4.2 膳食中氧化蛋白對機(jī)體腸道健康的影響

腸道作為人體重要的消化器官，與人體健康有著直接聯(lián)系，而腸道健康與腸道菌群及局部氧化還原狀態(tài)有著密切聯(lián)系。有研究表明，攝入氧化蛋白會改變腸道菌群豐度、誘導(dǎo)腸道氧化應(yīng)激并出現(xiàn)局部病理變化[45]。Keshavarzian等[46]研究發(fā)現(xiàn)炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）的嚴(yán)重程度與結(jié)腸黏膜組織和細(xì)胞骨架蛋白氧化相關(guān)，這表明IBD的發(fā)病機(jī)制可能是通過氧化反應(yīng)破壞細(xì)胞骨架實(shí)現(xiàn)。并且該作者還強(qiáng)調(diào)腸黏膜的氧化損傷與腸腔內(nèi)所含有的食物成分有關(guān)。在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，小鼠食用抗氧化劑能夠減輕IBD[47]。Xie等[48]研究發(fā)現(xiàn)，高級氧化蛋白產(chǎn)物（advanced oxidation protein products，AOPPs）能夠通過誘導(dǎo)組織損傷促進(jìn)IBD的發(fā)生，向大鼠腹膜內(nèi)注射氧化蛋白可通過氧化還原依賴性途徑提高局部腸組織和血液中AOPPs的含量，從而誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞凋亡。這些研究結(jié)果證明，蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物可能與氧化應(yīng)激從腔相向腸黏膜的固有層的轉(zhuǎn)移有關(guān)，從而促進(jìn)IBD的發(fā)生，影響腸道健康。

腸道菌群被稱作人體的“第二基因組”，在長期的發(fā)展過程中與宿主之間形成了一種共生關(guān)系。腸道菌群與宿主之間存在能量、物質(zhì)和信息的傳遞，且腸道菌群在維持宿主免疫反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[49]。腸道微環(huán)境會隨宿主年齡、飲食結(jié)構(gòu)等因素發(fā)生改變，其中腸道菌群的構(gòu)成和數(shù)量也會發(fā)生變化。如大量食肉者的腸道菌群主要以普拉氏梭桿菌為主，而素食主義者的腸道菌群以多枝梭菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌為主[50]。腸道菌群的構(gòu)成與失衡能夠直接影響宿主包括肥胖、IBD和糖尿病等多種與代謝過程相關(guān)疾病的病理狀態(tài)，所以腸道菌群在膳食和宿主之間起到了重要的橋梁作用。有研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物可以發(fā)酵未被消化吸收的蛋白質(zhì)，產(chǎn)生對機(jī)體有害的物質(zhì)如硫化氫、氨氣和胺類等，而硫化氫和一些生物胺存在毒性，會影響宿主的腸道健康和腸道菌群結(jié)構(gòu)[51]。因此蛋白質(zhì)攝入量也會引起腸道菌群的變化。表2為高蛋白飲食對腸道菌群豐度的影響，在提高蛋白質(zhì)攝入量后，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)體腸道中雙歧桿菌豐度出現(xiàn)下降，乳桿菌和一些致病菌豐度出現(xiàn)上升。而雙歧桿菌有助于產(chǎn)生丁酸和乳酸等代謝產(chǎn)物，可以使腸道微環(huán)境pH值下降，抑制致病菌在腸道定植，因此雙歧桿菌豐度下降不利于機(jī)體腸道健康。

表2 高蛋白飲食對腸道菌群的影響Table2 Effect of high-protein diet on intestinal flora

食物中蛋白質(zhì)受到氧化修飾后會導(dǎo)致食物蛋白消化率降低，從而增加結(jié)腸內(nèi)蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)被結(jié)腸菌群發(fā)酵培養(yǎng)后會產(chǎn)生潛在致突變產(chǎn)物，進(jìn)而改變腸道菌群結(jié)構(gòu)。Al-Hilaly 等[56]研究發(fā)現(xiàn)高蛋白飲食及其衍生蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物可引起腸道菌群紊亂、腸組織氧化還原狀態(tài)失衡和局部病理發(fā)作，使腸黏膜更加敏感。方偉[57]探究了氧化蛋白對腸道菌群的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攝入氧化酪蛋白會降低小鼠結(jié)腸乳桿菌豐度和增加大腸桿菌、腸球菌豐度。其推測可能是由于氧化蛋白改變了腸道培養(yǎng)底物從而改變了腸道菌群結(jié)構(gòu)。林詩曼[42]以不同氧化程度的豬肉飼喂小鼠，發(fā)現(xiàn)飼喂高氧化豬肉的小鼠腸道中嗜黏蛋白阿克曼菌和乳桿菌豐度明顯下降，而大腸桿菌豐度出現(xiàn)上升。同樣也有研究表明食物中氧化蛋白會導(dǎo)致小鼠結(jié)腸中有害菌豐度上升，雙歧桿菌、乳桿菌等有益菌豐度下降[58]。在以上研究結(jié)果中均出現(xiàn)了益生菌豐度下降和有害菌豐度上升的現(xiàn)象，腸道中益生菌能夠上調(diào)緊密連接蛋白表達(dá)，具有保護(hù)腸黏膜屏障完整性的作用，同時益生菌也能有效抑制致病菌定植，降低腸道ROS含量，從而抑制腸道炎癥產(chǎn)生[59]。相反，腸道中大腸桿菌具有釋放ROS的作用，而ROS可以直接作用于腸上皮細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞膜上的磷脂層發(fā)生脂質(zhì)過氧化和誘導(dǎo)緊密連接蛋白發(fā)生氧化修飾，從而使腸上皮細(xì)胞通透性增強(qiáng)，進(jìn)而引發(fā)炎癥。

攝入氧化蛋白對腸道健康的影響機(jī)制如圖2所示，1）攝入氧化蛋白使腸道ROS含量增加，從而攻擊腸道緊密連接蛋白，影響腸道屏障功能。2）攝入氧化蛋白導(dǎo)致腸道內(nèi)益生菌豐度下降和有害菌豐度上升，并促進(jìn)腸道內(nèi)ROS含量上升和下調(diào)與緊密連接蛋白相關(guān)的基因表達(dá)。

圖2 攝入氧化蛋白對腸道健康的影響Fig. 2 Effect of oxidized protein intake on intestinal health

4.3 膳食中氧化蛋白對機(jī)體器官功能的影響

近年來，有許多學(xué)者利用動物實(shí)驗(yàn)研究氧化蛋白對機(jī)體器官功能的影響，但研究主要集中在氧化酪氨酸方面。酪氨酸易被氧化修飾形成Dityr、3-NT等物質(zhì)，研究表明Dityr與高血壓[60]、炎癥[61]和神經(jīng)退行性疾病[62]等疾病密切相關(guān)。3-NT是酪氨酸殘基硝基化的產(chǎn)物，體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了3-NT能誘導(dǎo)多巴胺細(xì)胞凋亡，造成神經(jīng)損傷[63]，Dityr和3-NT也被認(rèn)為是機(jī)體氧化應(yīng)激的新型標(biāo)志物[64]。Yang Yuhui等[65]探究了攝入雙酪氨酸對大鼠機(jī)體氧化應(yīng)激的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠血漿中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化標(biāo)記物水平升高，內(nèi)源性抗氧化酶的合成和活性降低。此外，大鼠系統(tǒng)性代謝過程也受到影響，如能量代謝加速、VB3代謝改變和腸道菌群失調(diào)。在進(jìn)一步研究中，Yang Yuhui等[66]采用代謝組學(xué)分析了膳食氧化酪氨酸對大鼠健康的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠發(fā)生肝損傷和腎功能障礙，腸道微生物菌群功能紊亂，同時大鼠心血管疾病的患病幾率增加，證實(shí)持續(xù)攝入氧化酪氨酸會對機(jī)體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。Li Zhuqing等[67]研究了攝入不同周期和不同劑量氧化酪蛋白對大鼠肝臟纖維化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攝入不同周期和不同劑量的氧化酪蛋白均會導(dǎo)致大鼠攝食量和體質(zhì)量下降，肝臟中脂質(zhì)氧化產(chǎn)物和蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物存在積累現(xiàn)象，且肝臟抗氧化能力下降，從而引起大鼠機(jī)體氧化應(yīng)激。在另一項(xiàng)研究中，Li Zhuqing等[68]探究了酪氨酸氧化產(chǎn)物對大鼠腎臟纖維化的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣出現(xiàn)了腎臟氧化指標(biāo)上升和抗氧化能力下降等現(xiàn)象，并且腎臟和肝臟出現(xiàn)纖維化病變。在探討機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，攝入氧化酪蛋白導(dǎo)致纖維化均是通過炎癥因子和氧化應(yīng)激觸發(fā)絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）磷酸化，從而激活MAPKs/TGF-β1/Smads信號通路，引起纖維化病變。長期攝入酪氨酸氧化產(chǎn)物不僅會對機(jī)體肝臟、腎臟造成損傷，還會引起心肌組織功能受損。趙琪[3]探究了酪氨酸氧化產(chǎn)物對大鼠心肌組織氧化損傷的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)短期和長期攝入氧化酪氨酸均會造成大鼠心肌組織出現(xiàn)氧化產(chǎn)物累積和氧化損傷現(xiàn)象，且隨著攝入時間延長和劑量的增加，心肌組織受損程度愈加嚴(yán)重。

綜上所述，膳食氧化蛋白對機(jī)體器官功能影響機(jī)制可能在于：1）攝入氧化蛋白會下調(diào)與抗氧化相關(guān)基因的表達(dá)，導(dǎo)致機(jī)體抗氧化系統(tǒng)失衡；2）攝入氧化蛋白導(dǎo)致氧化產(chǎn)物在體內(nèi)積累，引起體內(nèi)組織產(chǎn)生氧化應(yīng)激。

4.4 膳食中氧化蛋白對慢性病的影響

與衰老相關(guān)的多種慢性疾病如糖尿病、阿爾茨海默病等都涉及氧化蛋白在體內(nèi)的積累。然而在大多數(shù)情況下，膳食氧化蛋白在疾病的發(fā)作和發(fā)展中的作用還尚待研究。甲狀腺激素與胰島素的合成和分泌息息相關(guān)，甲狀腺激素分泌過少會引起高血糖及胰島素分泌不足等現(xiàn)象，并且恢復(fù)甲狀腺功能被認(rèn)為是治療糖尿病的重要治療手段之一[69]。Ding Yinyi等[70]研究了氧化酪氨酸產(chǎn)物對大鼠胰腺分泌胰島素的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂Dityr會導(dǎo)致大鼠血漿中胰島素水平下降，同時胰腺中脂質(zhì)氧化產(chǎn)物和蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物增加，抗氧化酶活性下降，從而導(dǎo)致胰島素合成減少。其推測膳食氧化酪蛋白觸發(fā)的胰島素分泌減少可能是胰腺β細(xì)胞的氧化應(yīng)激和線粒體損傷所導(dǎo)致的。在進(jìn)一步探究胰島素合成減少機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，Dityr與三碘甲狀腺氨酸（triiodothyronine，T3）的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，且Dityr與T3在甲狀腺激素受體β1的結(jié)合位點(diǎn)相同，可能存在競爭性結(jié)合關(guān)系。此外，Dityr抑制了胰腺細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)T3的能力和T3對Akt磷酸化的刺激作用，同時抑制了T3對哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）及其下游基因的調(diào)控作用，從而減弱了T3對胰島素合成的調(diào)節(jié)能力[71]。阿爾茨海默病是一種神經(jīng)退行性疾病，其主要癥狀為記憶能力減退、認(rèn)知功能障礙等。有研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激在阿爾茨海默病、認(rèn)知功能障礙等病癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。Ran Yumei等[72]探究了長期飼喂Dityr對大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長期攝入Dityr會導(dǎo)致大鼠海馬組織中的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物和蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物出現(xiàn)明顯積累，且表現(xiàn)出對水迷宮空間學(xué)習(xí)與記憶的障礙，在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，攝入Dityr會下調(diào)大鼠海馬組織中與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)基因的表達(dá)，從而影響大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。

5 預(yù)防氧化蛋白引起損傷的調(diào)控措施

5.1 天然抗氧化劑的使用

天然抗氧化劑廣泛存在于蔬菜、水果和天然香辛料等植物中，其具有安全性高、副作用小和易獲取等優(yōu)點(diǎn)。天然抗氧化劑通常包括多酚類、黃酮類、醛類等，這些物質(zhì)可以用于抑制蛋白質(zhì)氧化和脂質(zhì)氧化，蛋白質(zhì)氧化與脂質(zhì)氧化類似，屬于自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。植物中的多酚物質(zhì)可以清除自由基、非自由基衍生物和螯合過渡金屬離子，抑制自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而達(dá)到減輕蛋白質(zhì)氧化的效果[73]。研究發(fā)現(xiàn)，攝入多酚物質(zhì)可以達(dá)到預(yù)防疾病和緩解疾病的作用。Arcanjo等[74]研究了乙二醛和甲基乙二醛存在的條件下，白藜蘆醇對人血清白蛋白的抗氧化作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能有效抑制人血清白蛋白的糖基化和巰基損失。Sirota等[75]探究了咖啡多酚在胃介質(zhì)中抑制食物脂質(zhì)過氧化的能力以及在進(jìn)食紅肉時飲用咖啡對人血漿中MDA積累的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，咖啡多酚能夠有效抑制餐后胃中的脂質(zhì)過氧化，從而防止機(jī)體餐后吸收MDA并抑制血漿MDA積累。此外，上述研究還表明餐后飲用咖啡有利于機(jī)體健康。因此，人們?nèi)粘ｏ嬍持锌梢栽黾痈缓烊豢寡趸瘎┑墓邤z入量，以預(yù)防體內(nèi)氧化應(yīng)激現(xiàn)象的發(fā)生。

5.2 控制動物飼料組成

肉作為人們攝入蛋白質(zhì)的主要來源，其氧化程度對肉制品加工具有重要影響。飼料組成與動物機(jī)體氧化還原狀態(tài)有關(guān)。在動物飼料中添加多酚、類胡蘿卜素和維生素等能有效抑制動物宰后蛋白質(zhì)氧化程度。Santé-Lhoutellier等[76]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂牧草的羔羊宰后貯藏過程中蛋白質(zhì)氧化程度要遠(yuǎn)低于飼喂飼料的羔羊。此外，研究表明由富含VE飼料喂養(yǎng)的豬制成的干腌肉制品中蛋白質(zhì)氧化程度也明顯低于由常規(guī)飼料喂養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)組[77]。由此可見，通過動物飼料控制鮮肉及肉制品加工和貯藏期間的蛋白質(zhì)氧化程度，從而減少人體氧化蛋白的攝入量是一個不錯的選擇。

6 結(jié) 語

蛋白質(zhì)作為機(jī)體維持生命活動的重要營養(yǎng)成分，與機(jī)體健康有著密不可分的關(guān)系。食品領(lǐng)域主要的研究集中在蛋白質(zhì)氧化對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)消化率和食品品質(zhì)的影響，而缺少食源性氧化蛋白對機(jī)體健康影響的研究。盡管已有多數(shù)體外實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明膳食氧化蛋白會對機(jī)體健康造成不同程度的影響，但其發(fā)病機(jī)制還尚未明確。想要明確膳食蛋白如何影響機(jī)體健康，未來還應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行研究。1）從食品源頭出發(fā)，明確食物中蛋白質(zhì)氧化機(jī)制及其氧化產(chǎn)物的生物學(xué)效應(yīng)，以及脂質(zhì)氧化產(chǎn)物、蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物之間的相互作用。2）目前膳食氧化蛋白的研究方向主要集中在酪氨酸，未來還應(yīng)研究其他幾種易被氧化修飾的氨基酸及其產(chǎn)物對機(jī)體健康的影響。3）可以運(yùn)用同位素標(biāo)記的氧化蛋白對動物進(jìn)行灌胃處理，探究食源性氧化產(chǎn)物在機(jī)體的分布狀況、吸收機(jī)制、代謝途徑及不同氧化產(chǎn)物的排泄速度。4）明確氧化產(chǎn)物對機(jī)體抗氧化系統(tǒng)、腸道微生物菌群和代謝的影響機(jī)制，分析不同

蛋白質(zhì)的差異氨基酸對機(jī)體健康的影響，以及腸道菌群與機(jī)體代謝、氧化應(yīng)激的關(guān)系。5）由于體外消化實(shí)驗(yàn)無法模擬化合物的吸收和腸道微生物之間的相互作用，因此還需要將體外消化實(shí)驗(yàn)、動物實(shí)驗(yàn)和營養(yǎng)研究模型相結(jié)合，全面闡明氧化蛋白在消化吸收過程中對人體健康的影響。最后，在明確氧化蛋白對機(jī)體健康影響的機(jī)制之后，還應(yīng)進(jìn)一步研究人體膳食氧化蛋白的安全劑量以及簡單有效的飲食預(yù)防手段以減緩機(jī)體的氧化應(yīng)激。