乳清蛋白及其生物活性肽血壓調節(jié)功能研究進展

李曉逸 鄒瀟瀟 王全宇 羅永康 譚雨青

摘 要：乳清蛋白既是優(yōu)質蛋白來源，也是抗高血壓生物活性肽的理想來源，開發(fā)具有調節(jié)血壓功效的蛋白多肽類產(chǎn)品對未來臨床高血壓防治將發(fā)揮重要作用。文章綜述了乳清蛋白生物活性肽血壓調節(jié)功能的基本機制和研究現(xiàn)狀，并對其未來發(fā)展趨勢和應用前景進行了討論。

關鍵詞：乳清蛋白;生物活性肽;血壓調節(jié)

根據(jù)《中國心血管健康與疾病報告2019》顯示，我國當前心血管病患者多達3.30億人，其中高血壓患者達2.45億人[1]，已然成為我國第一大慢性疾病。目前，具有抗高血壓效果的食源性生物活性肽成為研究熱點。另外，食源性生物活性肽還有抗菌[2]、抗高血糖[3]、抗癌[4]、抗氧化[5]和免疫調節(jié)[6]等許多其他功能活性，是新型抗高血壓藥物的理想來源。

乳清蛋白是沉淀分離乳酪蛋白時保留于上清液中的蛋白組分，約占乳總蛋白的20%[7]。乳清蛋白富含人體所需8種必需氨基酸和2種條件必需氨基酸，是營養(yǎng)價值極高的優(yōu)質蛋白質[8]。近年來，越來越多的研究聚焦在乳清蛋白生物活性肽的各項營養(yǎng)活性功能上，發(fā)現(xiàn)其在抗高血壓，維持心血管健康方面具有一定效果。本文就近年來有關乳清蛋白生物活性肽調節(jié)血壓的相關研究進行綜述，以期對提升乳清蛋白附加值、開發(fā)具有血壓調節(jié)功效的乳清蛋白產(chǎn)品提供科學依據(jù)。

1 血壓調節(jié)機制

高血壓的發(fā)病機理涉及膳食、遺傳、環(huán)境、心理、內分泌體液等多種因素。

1.1 ACE抑制劑

血管緊張素轉換酶（ACE）是一種含Zn2+輔基的二肽羧肽酶，相對分子質量為120～150 kDa，主要存在于肺、腦、腎、眼球等各種組織的內皮細胞中，部分存在于血漿和尿液中，一般肺組織內含量最高[9]。ACE包含兩個活性區(qū)域：C區(qū)和N區(qū)，C區(qū)是顯性的血管緊張素轉換位點。在人體內，ACE通過腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）和激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)（KKS）參與血壓調控。RAAS系統(tǒng)中，腎素特異性水解血管緊張素原，釋放血管緊張素I（AngI），AngI在ACE的作用下從C末端脫去2個氨基酸殘基，轉化為血管緊張素II（AngII）。AngII是一種強效血管收縮劑[10]，能與血管壁上的血管緊張素受體（AT1）結合引起周圍小動脈血管平滑肌收縮，還能刺激腎上腺皮質合成分泌醛固酮。醛固酮能促進腎臟曲小管和集合管對K+的排出和對Na+的重吸收，導致血容量和鈉貯量增加，也能促進腎上腺髓質和交感神經(jīng)末梢釋放兒茶酚，使得機體血壓升高[11]。KKS系統(tǒng)中，激肽原在激肽釋放酶的作用下釋放出一種血管舒張肽——緩激肽，它能促使血管擴張，刺激產(chǎn)生NO、前列腺環(huán)素等多種血管舒張劑。ACE通過使緩激肽失活，造成血管舒張劑合成減少，血壓升高。因此，抑制ACE的活性可以減少血管緊張素II的形成，并提升緩激肽的活性，從而調控機體血壓。

食品源ACE抑制肽具有良好降血壓效果，劉文穎[12]等對5種食源性蛋白肽的ACE抑制性進行研究，結果均對ACE表現(xiàn)出抑制效果且呈現(xiàn)顯著的劑量-效應關系。相較于人工合成藥物，食源性ACE抑制肽更加安全溫和，幾乎不產(chǎn)生毒副作用，因此可以高劑量給藥[13-14]。研究表明，乳清蛋白生物活性肽也具有良好的ACE抑制活性，這是其具有抗高血壓活性的最主要原因。

1.2 腎素抑制劑

腎素屬于天冬氨酸蛋白酶（Aspartic Proteinase，AP）家族，該家族特點是其催化位點上存在兩個天冬氨酸殘基，這兩個殘基在多肽底物的切割中起關鍵作用[15]。腎素是催化RAAS通路的第一步，也是重要的限速步驟，通過抑制腎素活性可抑制上游AngII產(chǎn)生。由于AGT是目前唯一已知的腎素底物，因此通過抑制腎素活性來抑制RAAS通路具有一定特異性，幾乎不與其他生理過程產(chǎn)生相互作用。有研究表明，一些食源蛋白水解物及多肽具有良好的體外腎素抑制活性，如酶解得到的亞麻籽蛋白水解物能有效抑制人重組腎素活性，IC50為1.22～2.81 mg/mL[16]。使用多肽數(shù)據(jù)集進行定量構效關系分析表明，N端為脂肪族氨基酸、C端疏水性氨基酸殘基的肽段具有較高的腎素抑制活性[17]。

1.3 AngII受體抑制劑

通過抑制腎素和ACE活性可能無法完全阻斷AngII的產(chǎn)生，但AngII受體阻滯劑（ARB）卻可通過抑制AngII與其受體（AT1）結合來抑制其誘導的血管收縮，達到降血壓目的。特別是對ACE抑制劑敏感的患者，ARB由于不會引起與抑制緩激肽降解相關的副作用而更為適用。Yu[18]等研究指出，雞蛋多肽Arg-Val-Pro-Ser-Leu可降低腎AngII受體的mRNA表達，但尚不清楚是該肽直接與基因相互作用，還是轉錄因子或上游激活因子的改變導致了該結果。

1.4 ECE受體抑制劑

內皮素轉換酶（ECE）在血壓調節(jié)中也起重要作用。ECE的主要作用是將大分子內皮素裂解成內皮素Ⅰ（ET-Ⅰ），ET-Ⅰ可通過與選擇性受體（ETA）或非選擇性受體（ETB）結合，誘導包括血管收縮在內的各種生理效應。Maes[19]等研究指出，β-乳球蛋白衍生肽Ala-Leu-Pro-Met-His-Ile-Arg可能通過ACE抑制、減少Ang-II生成和促進緩激肽積累來抑制內皮細胞中ET-Ⅰ的釋放，從而達到降血壓效果。

1.5 Ca2+通道阻滯劑

阻斷電壓依賴型鈣通道（VDCC）可減少Ca2+流入血管肌肉細胞并抑制血管收縮，故Ca2+通道阻滯劑可用于高血壓治療。Tanaka[20]等研究指出，含有色氨酸的二肽對離體大鼠胸主動脈環(huán)可產(chǎn)生血管舒張作用。隨后，基于含色氨酸、組氨酸肽的結構，一些三肽也被證明能誘導血管舒張，其中His-Arg-Trp表現(xiàn)出最高的活性，EC50為1.2 mmol/L，表明N端的咪唑類氨基酸、C端的吲哚類氨基酸和中間位置的堿性氨基酸是產(chǎn)生VDCC阻斷作用的重要結構[21]。

2 乳清蛋白生物活性肽調節(jié)血壓功能

近年來，乳清蛋白在調節(jié)機體血壓、保護心血管健康方面的功效得到了廣泛驗證。Ferreira[22]等對乳清蛋白進行酶解，并分離純化得到多肽ALPMHIR，該肽段是檢測出的β-乳球蛋白衍生物ACE抑制肽中最有效的一段。Parmar[23]等對經(jīng)干酪乳桿菌（NK9）和發(fā)酵乳桿菌（LF）發(fā)酵的山羊乳的ACE抑制活性進行研究，發(fā)現(xiàn)用NK9發(fā)酵的山羊乳表現(xiàn)出更高的ACE抑制活性，同時還發(fā)現(xiàn)了一種序列為AFPEHK的新型ACE抑制肽。Aslam[24]等在發(fā)酵山羊奶中鑒定3種具有ACE抑制特性的多肽，即VLPVPQKAVPQ、VLPVPQKVVPQ和TQTPVVVPPFLQPEIMGVPKVKE，且均包含功能性氨基酸結構。Ibrahim[25]等對山羊乳清蛋白（GWP）的ACE抑制活性進行研究，并使用RP-HPLC進行分離純化，對純化后的組分進行劑效研究，發(fā)現(xiàn)乳清蛋白經(jīng)水解分離得到的肽具有顯著的ACE抑制活性，其效果與抗高血壓藥物卡托普利相當，半抑制濃度值為4.45 μM。Begunova[26]等對經(jīng)不同菌種發(fā)酵后發(fā)酵乳的蛋白水解活性和對ACE的抑制效果進行研究，經(jīng)過LC-MS/MS分析后發(fā)現(xiàn)倒數(shù)第二位是脂肪族、堿性和芳香族氨基酸殘基，以及最后一位是丙氨酸、芳香族和脂肪族氨基酸殘基的肽段表現(xiàn)出較強ACE抑制效果。其他乳清蛋白體外降壓活性研究見附表。

乳清蛋白生物活性肽的體內降血壓活性也多有驗證。Hussein[27]等以乳清蛋白濃縮物為原料，在SHR大鼠模型中驗證了其降血壓的有效性，并進行測序，得到8個有效肽段：RHPEYAVSVLLR、GGAPPAGRL、GPPLPRL、ELKPTPEGDL、VLSELPEP、DAQSAPLRVY、RDMPIQAF和LEQVLPRD。Miguel[28]等用胃蛋白酶水解牛乳酪蛋白，并利用動物模型驗證其水解產(chǎn)物的ACE抑制活性，結果表明，水解產(chǎn)物能夠有效抑制ACE的活性，其IC50值為52.8 μg/mL。Tavares[29]等通過水解乳清蛋白濃縮物得到兩組多肽組分（PepC、PepCF）均包含來自于α-乳白蛋白的多肽KGYGGVSLPEW和DKVGINYW，以及來自于β-乳球蛋白的多肽DAQSAPLRVY。灌胃SHR大鼠并觀察其24 h內血壓變化情況，發(fā)現(xiàn)兩組均有顯著降壓效果，在灌胃后第4小時和第6小時最為明顯。Fernández[30]等的研究表明乳鐵蛋白衍肽Leu-Ile-Trp-Lys-Leu、Arg-Pro-Tyr-Leu、Arg-Arg-Trp-Gln-Trp-Arg可使AngⅡ誘導的離體兔頸動脈段收縮壓降低21%～44%。

3 結論

牛乳是優(yōu)質蛋白質的重要來源，礦物質和維生素的良好來源，乳及乳制品是重要的健康食品[46]。國內外眾多研究者的研究證明，乳清蛋白生物活性肽具有較高的ACE抑制活性，且在動物試驗中表現(xiàn)出了良好的降血壓效果，但是確定其降壓功效還需要更多的臨床試驗驗證?？傊?，乳清蛋白生物活性肽以其安全可靠、無毒副作用等優(yōu)勢，可在未來作為ACE抑制肽的重要來源，在高血壓的臨床治療和日常預防中發(fā)揮更重要的作用。

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Research Progress of Whey Protein and Its Bioactive Peptides in Regulating Blood Pressure

LI Xiao-yi1，ZOU Xiao-xiao1，WANG Quan-yu2，LUO Yong-kang1，TAN Yu-qing1

（1College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China;2Tianjin Yinhe Weiye Import & Export Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China）

Abstract：Whey protein is not only a high-quality protein，but also an ideal source of antihypertensive bioactive peptides.The development of biopeptide products with the effect of regulating blood pressure will play the vital role in the prevention and treatment of hypertension in the future.The regulation of blood pressure by whey protein bioactive peptides has been studied by many researchers.This article reviewed the research status of whey protein and its bioactive peptides in regulating blood pressure and analyzed its future development and application prospects.

Keywords：whey protein;bioactive peptides;antihypertension

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（項目編號：2017YFD0400201）

作者簡介：李曉逸（1997— ），女，在讀碩士研究生，研究方向：生物與醫(yī)藥。

通信作者：譚雨青（1990— ），女，博士，副教授，研究方向：生物活性物質功能評價、水產(chǎn)品加工及副產(chǎn)物再利用。