基于過(guò)敏反應(yīng)視角分析人體蛋白質(zhì)消化吸收利用

劉晶晶，康升云

（1.南昌師范學(xué)院附屬中學(xué)，江西南昌 330029；2.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西南昌 330046）

人的生長(zhǎng)發(fā)育以及受損細(xì)胞的修復(fù)和更新都離不開(kāi)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)作為一種重要生物大分子物質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)消化道的消化，被分解成氨基酸、寡肽等小分子物質(zhì)才能被吸收并利用。從過(guò)敏反應(yīng)的角度分析蛋白質(zhì)的消化吸收過(guò)程，有助于加深對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能和人體消化作用的理解。

1 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能

1.1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，由一個(gè)氨基、一個(gè)羧基、一個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)和一個(gè)氫原子連在同一個(gè)碳原子構(gòu)成。從理論上講，不同的側(cè)鏈基團(tuán)可以形成多種氨基酸。但是，自然界生物體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種。其中，有8種氨基酸（嬰兒有9種）無(wú)法通過(guò)體內(nèi)代謝獲得、必須從外界環(huán)境攝取，稱(chēng)為必需氨基酸；有12種氨基酸在體內(nèi)可以通過(guò)代謝合成，也叫非必需氨基酸。兩個(gè)氨基酸之間通過(guò)脫水縮合形成二肽，多個(gè)氨基酸脫水縮合可以形成多肽。多肽鏈中氨基酸的序列形成了蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，肽鏈通過(guò)卷曲、折疊或多條肽鏈之間鏈接形成蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)等立體空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其功能相一致，不同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)發(fā)揮著不同的功能作用。種類(lèi)繁多的蛋白質(zhì)造就了豐富多彩的生命世界，千差萬(wàn)別的蛋白質(zhì)形成了生物個(gè)體差異。

1.2 蛋白質(zhì)功能

部分蛋白質(zhì)組成人體細(xì)胞、組織、器官和系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞骨架對(duì)維持細(xì)胞形態(tài)具有支撐作用、肌肉蛋白舒張收縮可以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)、心臟為血液循環(huán)提供動(dòng)力。部分蛋白質(zhì)發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。例如，細(xì)胞膜中載體蛋白具有轉(zhuǎn)運(yùn)功能；干擾素可以治療病毒感染和癌癥；抗原和抗體之間產(chǎn)生特異免疫作用；胰島素具有調(diào)節(jié)糖代謝功能；血紅蛋白可以攜帶氧；生物酶具有催化活性及信號(hào)蛋白可以傳遞生物信息。蛋白質(zhì)在人體內(nèi)氧化分解還能釋放大量能量，為生命活動(dòng)提供能量來(lái)源。

2 蛋白質(zhì)的消化吸收

2.1 物理性消化作用

在口腔，通過(guò)牙齒的切碎、撕爛、磨碎作用并在舌頭的攪拌下，將大塊的食物變成細(xì)微顆粒，并與唾液混合形成食糜。食糜被吞咽后經(jīng)咽、食道、賁門(mén)進(jìn)入胃。胃里主要是進(jìn)行化學(xué)性消化作用，同時(shí)通過(guò)胃體蠕動(dòng)攪磨食糜進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理性消化。食糜在胃里消化后經(jīng)幽門(mén)進(jìn)入小腸、再進(jìn)入大腸，小腸和大腸只有簡(jiǎn)單的蠕動(dòng)、基本無(wú)物理性消化。食物殘?jiān)S著腸道的蠕動(dòng)和水分不斷被吸收，最后形成糞便經(jīng)肛門(mén)排出體外。

2.2 化學(xué)性消化作用

由于唾液中不含蛋白酶，因此口腔內(nèi)無(wú)化學(xué)性消化作用。咽和食道是食糜的通道，也不存在化學(xué)性消化作用。胃液中含有胃蛋白酶和鹽酸，食糜在胃蛋白酶的作用下進(jìn)行化學(xué)性消化。經(jīng)初步消化的食糜進(jìn)入小腸，小腸首段（十二指腸）是胰管和膽總管的開(kāi)口處，胰液中的碳酸氫鈉會(huì)中和鹽酸至弱堿性，由胰蛋白酶、腸蛋白酶（膽汁中無(wú)蛋白質(zhì)消化酶）對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行相對(duì)徹底的消化，把大分子蛋白質(zhì)變成可以吸收的小分子物質(zhì)。大腸不產(chǎn)生消化酶，不具備蛋白質(zhì)化學(xué)性消化作用。此外，胃、小腸、大腸中的微生物（如益生菌等）以發(fā)酵的形式對(duì)蛋白質(zhì)及多肽進(jìn)行分解，有促進(jìn)蛋白質(zhì)消化的作用。

2.3 小分子物質(zhì)吸收

蛋白質(zhì)在口腔中既無(wú)化學(xué)性消化作用，也不能被吸收，在胃里只是初步化學(xué)性消化，仍未達(dá)到被吸收的粒徑。小腸是蛋白質(zhì)化學(xué)性消化和吸收的主要場(chǎng)所，尤其是在小腸的十二指腸中，蛋白質(zhì)的立體空間結(jié)構(gòu)被分解、肽鏈被水解成多肽直至氨基酸。蛋白質(zhì)水解后的小分子物質(zhì)，經(jīng)小腸壁絨毛的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入毛細(xì)血管，隨血液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)往全身被利用。

3 蛋白質(zhì)引發(fā)的過(guò)敏反應(yīng)

3.1 過(guò)敏反應(yīng)

人體的免疫系統(tǒng)具備防衛(wèi)功能，在受到抗原等外源物質(zhì)刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生特異性免疫。過(guò)敏反應(yīng)是指已產(chǎn)生免疫的機(jī)體在再次接受相同抗原刺激時(shí)所發(fā)生的組織損傷或功能紊亂的反應(yīng)[1]。過(guò)敏反應(yīng)實(shí)際上是由于免疫系統(tǒng)對(duì)過(guò)敏原過(guò)度敏感造成的，是免疫功能過(guò)強(qiáng)的表現(xiàn)。產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)時(shí)，會(huì)促使細(xì)胞釋放出組織胺等物質(zhì)，引起毛細(xì)血管擴(kuò)張、血管壁通透性增強(qiáng)、平滑肌收縮和腺體分泌增多等。過(guò)敏反應(yīng)可以累及皮膚或黏膜、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等，而且有明顯的遺傳傾向[2]。

3.2 過(guò)敏原

引起過(guò)敏反應(yīng)的物質(zhì)叫作過(guò)敏原，人體主要過(guò)敏原有塵螨類(lèi)（粉塵螨、屋塵螨）、真菌類(lèi)（交鏈孢菌屬、特異青霉）、寵物類(lèi)（貓、狗）、樹(shù)花粉類(lèi)（樺木、刺槐、白楊、柳屬和懸鈴木屬）、草花粉類(lèi)（艾蒿、豚草）和食物類(lèi)（牛奶、雞蛋、花生、黃豆、小麥、腰果、鱈魚(yú)、鯉魚(yú)、蝦、蟹和豬肉）等[3]。人體接觸到過(guò)敏原時(shí)，在過(guò)敏原的刺激下，由漿細(xì)胞（效應(yīng)B細(xì)胞）產(chǎn)生抗體，引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)。絕大多數(shù)國(guó)家要求在食品標(biāo)簽中標(biāo)識(shí)麩質(zhì)、魚(yú)類(lèi)、甲殼類(lèi)、花生、大豆、乳及堅(jiān)果等8大類(lèi)食物過(guò)敏原。我國(guó)《食品標(biāo)簽通用標(biāo)準(zhǔn)》要求標(biāo)注的食物過(guò)敏原有含有麩質(zhì)的谷物、甲殼綱類(lèi)動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、蛋類(lèi)、花生、大豆、乳、堅(jiān)果及包含這8類(lèi)食物的加工制品[4]。

3.3 牛奶蛋白過(guò)敏案例

某男嬰出生不久由于母乳供應(yīng)不足，開(kāi)始選擇牛乳奶粉喂養(yǎng)。結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)敏反應(yīng)癥狀，下頜部、臉部出現(xiàn)大片紅疹，且腸胃過(guò)敏反應(yīng)明顯、大便顏色形狀異常，全身出現(xiàn)癢痛感覺(jué)、哭鬧不止。經(jīng)江西省兒童醫(yī)院過(guò)敏原檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該嬰兒對(duì)牛奶、雞蛋、大豆等食物過(guò)敏。醫(yī)生診斷該嬰兒對(duì)奶粉中的某些蛋白質(zhì)嚴(yán)重過(guò)敏，建議改用低致敏嬰兒奶粉喂養(yǎng)[5]。在過(guò)敏癥狀減輕后，采用羊乳奶粉喂養(yǎng)至斷奶，該男孩一直未出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)敏癥狀。

4 活性多肽應(yīng)用

4.1 多肽類(lèi)藥物或保健品

在醫(yī)學(xué)治療或現(xiàn)實(shí)生活中，有不少多肽類(lèi)“活性物質(zhì)”被用作口服治療藥物[6]或保健食品[7]。例如，脾氨肽口服液（處方藥）含有18種氨基酸及小分子蛋白或小肽（可用于慢性乙型肝炎及過(guò)敏性鼻炎之免疫功能調(diào)節(jié)的輔助治療），轉(zhuǎn)移因子口服溶液（處方藥）為含多肽和多核苷酸混合物的溶液（用于某些抗生素難以控制的病毒性或霉菌性細(xì)胞內(nèi)感染的輔助治療），人參肽、海參肽、初元肽等為口服多肽類(lèi)保健品。多肽類(lèi)口服藥物或保健品，其有效成分是活性多肽物質(zhì)，可以通過(guò)消化道以多肽形式被吸收。這種現(xiàn)象與中學(xué)生物教材“蛋白質(zhì)必須經(jīng)過(guò)消化，成為各種氨基酸，才能被人體吸收和利用”[8]的表述不完全一致。

4.2 昆蟲(chóng)毒蛋白用作殺蟲(chóng)劑

Bt殺蟲(chóng)劑是世界上應(yīng)用最成功的生物殺蟲(chóng)劑，主要用于鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等害蟲(chóng)的防治。其作用機(jī)理是Bt毒蛋白在昆蟲(chóng)的中腸中被消化分解成多肽，多肽與中腸細(xì)胞膜受體特異性結(jié)合，形成跨膜離子通道或孔，導(dǎo)致細(xì)胞溶解，最終使昆蟲(chóng)死亡[9]。由于人體細(xì)胞不含有相關(guān)受體，因此Bt殺蟲(chóng)劑不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用。

5 思考分析

5.1 蛋白質(zhì)被逐步分解消化

食物中的蛋白質(zhì)在口腔物理性消化后形成食糜，大分子蛋白質(zhì)未被完全消化分解。人體的胃、小腸、大腸等組成的消化道就像一組連續(xù)的“化學(xué)反應(yīng)罐”，體內(nèi)蛋白質(zhì)消化以氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)的混合物往前推進(jìn)，邊推進(jìn)、邊分解或水解、邊吸收，甚至有的蛋白質(zhì)可能還沒(méi)被消化吸收完全就被排出體外。

5.2 寡肽分子也可以被吸收

如果蛋白質(zhì)完全水解成氨基酸就不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，因?yàn)榘被崞毡榇嬖谟诟鞣N生物中，即不存在氨基酸過(guò)敏的說(shuō)法。上述牛奶過(guò)敏案例中的男孩，吸收了消化不完全的牛奶蛋白質(zhì)或多肽引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)，即小分子多肽物質(zhì)被吸收[10]。多肽類(lèi)藥物或保健品以多肽形式被吸收進(jìn)入體內(nèi)，并發(fā)揮治療或保健作用。同樣，Bt毒蛋白只有被昆蟲(chóng)消化成多肽，與中腸細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合后才發(fā)生毒害作用。多肽的氨基酸序列是形成生物活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，不同結(jié)構(gòu)的多肽可以表現(xiàn)出不同的生物活性，包括過(guò)敏反應(yīng)、醫(yī)療保健、生物毒害等作用。

5.3 食物蛋白存在致敏風(fēng)險(xiǎn)

由于蛋白質(zhì)在人體內(nèi)不一定完全徹底被消化而且存在以多肽形式被吸收，因此食物中的“特殊”蛋白質(zhì)通過(guò)人體攝食，經(jīng)消化道消化后也可能以多肽形式進(jìn)入體內(nèi)，繼而可能引起異源蛋白質(zhì)排斥、蛋白質(zhì)過(guò)敏等不良反應(yīng)。因此，有些國(guó)家或地區(qū)，要求在食品標(biāo)簽中標(biāo)明含有的過(guò)敏原。有的消費(fèi)者對(duì)含有生物異源基因蛋白成分的農(nóng)產(chǎn)品或食品存在抵觸現(xiàn)象，主要是擔(dān)心生物異源基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能對(duì)人體產(chǎn)生不利影響[11]。

6 結(jié)語(yǔ)

蛋白質(zhì)是構(gòu)成生命的重要物質(zhì)，在形成生物個(gè)體、物種時(shí)具有特異性。作為一類(lèi)復(fù)雜的生物大分子，蛋白質(zhì)必須經(jīng)過(guò)動(dòng)物的消化水解，形成小分子的多肽或氨基酸，再被吸收利用。消化過(guò)程實(shí)質(zhì)上是消除或破壞了蛋白質(zhì)的各類(lèi)結(jié)構(gòu)，最后分解成無(wú)差別的生物蛋白質(zhì)通用元件——氨基酸，以此消除生物之間的特異反應(yīng)。氨基酸本身并不表現(xiàn)出顯著的生物活性，但是氨基酸按照一定的順序排列組合和形成的空間結(jié)構(gòu)，即可表現(xiàn)生物活性和具備生物功能，體現(xiàn)了生物結(jié)構(gòu)和生物功能相適應(yīng)的生命規(guī)律。