李云亮，劉曉霜，徐雅宣，趙博博，阮思煜，姚筠，馬海樂

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013；2.鎮(zhèn)江市鈞耀芳華生物科技有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

0 引言

臨床營養(yǎng)支持治療是指給不能進(jìn)食或進(jìn)食不足的患者提供精準(zhǔn)營養(yǎng)支持，以達(dá)到糾正或預(yù)防營養(yǎng)不良并加速恢復(fù)健康的目的[1]。臨床營養(yǎng)支持治療發(fā)展至今已完成了從糾正營養(yǎng)不良的輔助治療方式到提高臨床療效的主要或次要治療方式的角色轉(zhuǎn)變[2]，挽救了無數(shù)危重患者的生命。營養(yǎng)支持治療分為腸內(nèi)與腸外兩大方式，隨著研究和應(yīng)用的不斷發(fā)展，腸外營養(yǎng)支持方式弊端盡顯，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅c內(nèi)為主、腸外為輔的治療方式[3]。腸內(nèi)營養(yǎng)作為生理性營養(yǎng)支持途徑，提供給患者的營養(yǎng)制劑要符合患者生理狀況。蛋白質(zhì)是人體生命活動中必需的重要物質(zhì)，有助于構(gòu)成或修復(fù)人體組織[4]，其中乳清蛋白具有高生物價、高消化率、含多種活性成分等特點，在臨床患者的腸內(nèi)營養(yǎng)支持治療中備受青睞，在全營養(yǎng)蛋白質(zhì)組件及某些特定全營養(yǎng)制劑中添加量可達(dá)20%～90%[5]。

乳清蛋白是乳清中一眾蛋白混合物的總稱，占乳總蛋白的15%～20%，包括β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白、糖巨肽（Glycomacropeptide，GMP）、乳過氧化物酶和乳鐵蛋白等[6-7]，其中前三者是腸內(nèi)營養(yǎng)制劑中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、必需氨基酸與支鏈氨基酸的重要來源[8]。同時，乳清蛋白也是生物活性肽的前體物質(zhì)，通過蛋白酶或發(fā)酵將其水解后可釋放出具有不同生物活性與生理調(diào)節(jié)功能的多肽，更易被腸道直接吸收，對患者的消化負(fù)擔(dān)小，還可以參與免疫、心腦血管、神經(jīng)和胃腸道等系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和修復(fù)[9-11]。本文擬對乳清蛋白及其活性肽的臨床生理功能特性進(jìn)行綜述，以期為研究乳清蛋白及其活性肽在臨床腸內(nèi)營養(yǎng)支持治療中的應(yīng)用發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和理論參考。

1 維護(hù)和促進(jìn)心腦血管健康

據(jù)WHO專家組報告，心血管疾病是全球第一大死亡原因，相關(guān)患者通常表現(xiàn)為血壓、血糖和血脂升高，更易受到一些傳染?。ㄈ缧滦凸跔畈《?019-nCoV）感染，導(dǎo)致較高的死亡率[12]。乳清蛋白及其活性肽具有降血壓、降血糖、降血脂的生理功能，可以維護(hù)和促進(jìn)心腦血管健康。

1.1 降血壓

高血壓病在心血管疾病中最為常見，已經(jīng)成為導(dǎo)致心腦血管疾病的主要風(fēng)險因素[13]。Nakamura等[14]的人群研究發(fā)現(xiàn)定期攝入鈣有助于預(yù)防和治療非維生素D缺乏癥患者的高血壓。而乳清蛋白中含有高劑量和高質(zhì)量的鈣，每100 g乳清蛋白可提供500～800 mg鈣[15]，故攝入乳清蛋白可以起到補(bǔ)鈣降壓的作用。

血管緊張素轉(zhuǎn)移酶(Angiotensin Converting Enzyme，ACE)是調(diào)控血壓的一個關(guān)鍵因素，食源性ACE抑制肽已經(jīng)成為降血壓功能食品的研究熱點，相關(guān)機(jī)理如圖1所示[16-18]。乳清蛋白酶解物多肽可通過抑制ACE活性來調(diào)節(jié)血壓[19]，吳瓊英與馬海樂[20-21]利用乳酸菌產(chǎn)生的蛋白酶系將乳蛋白降解，得到含有多種營養(yǎng)成分并對ACE具有抑制作用的發(fā)酵乳，當(dāng)乳清劑量為20 mL/kg時對原發(fā)性高血壓大鼠的降血壓效果最好，最大降壓值為（25.50±10.20）mmHg。

圖1 ACE升壓代謝通路圖

Ballard等[22]從乳清蛋白水解物中分離出一種新型多肽（一氧化氮肽，NOP-47），可以增加內(nèi)皮細(xì)胞NO的合成，NO作為一種有效的血管擴(kuò)張劑，可以發(fā)揮調(diào)節(jié)血壓和改善血管內(nèi)皮功能的作用。楊晶[23]的研究表明乳清蛋白進(jìn)入人體后可被消化酶系水解為活性肽，調(diào)節(jié)超重肥胖高血壓患者的收縮壓，改善高血壓患者的血管內(nèi)皮功能及結(jié)構(gòu)。

目前用來治療高血壓的合成ACE抑制劑服用后會產(chǎn)生諸如咳嗽、味覺紊亂和皮疹等副作用，如果給腎衰竭患者服用高劑量卡托普利甚至?xí)霈F(xiàn)蛋白尿和血液惡化等癥狀[24]。乳清蛋白ACE抑制肽安全、無毒副作用，但是長鏈的乳源性ACE抑制肽大部分難以穿過腸道上皮細(xì)胞屏障，在腸道內(nèi)會被逐步消化降解失去降壓活性[17]。故開發(fā)能直接吸收的短鏈乳源性ACE抑制肽應(yīng)用于臨床營養(yǎng)支持治療應(yīng)是未來的研究方向之一。

1.2 降血糖

餐后血糖的異常升高是心腦血管疾病的危險因素之一，研究顯示[25-27]，在日常飲食中添加乳清蛋白能改善糖尿病患者的胰島素抵抗，其體內(nèi)的血漿甘油三酯與胰島素水平均有所下降。這主要是因為乳清蛋白消化分解后產(chǎn)生的活性多肽，能抑制二肽酰肽酶-4的活性，誘導(dǎo)腸道激素釋放[28]，如膽囊收縮素、YY肽、腸促胰島素胃抑制肽和胰高血糖素樣肽1[29-30]，從而促使胰島素分泌[31]，延長胰島素分泌多肽發(fā)揮作用的時間[32]，還可增強(qiáng)生熱作用[25]。

乳清蛋白含有豐富的亮氨酸，能刺激胰島素分泌、控制血糖、保護(hù)瘦體組織、減少脂肪合成，使機(jī)體產(chǎn)生飽腹感，減輕糖尿病患者“三多一少”的癥狀[13]。乳清蛋白中還含有大量半胱氨酸，半胱氨酸是體內(nèi)還原型谷胱甘肽（Glutathione，GSH）的前體物質(zhì)，后者是機(jī)體內(nèi)抗氧化體系的關(guān)鍵組分，能夠通過增強(qiáng)胰島素敏感性和誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞釋放胰島素來維持血糖穩(wěn)定，從而抑制餐后血糖的升高[33]。Blouet等[34]研究發(fā)現(xiàn)，乳清蛋白中富含半胱氨酸的α-乳白蛋白可以通過GSH的介導(dǎo)作用抑制餐后血糖上升，從而有利于餐后葡萄糖穩(wěn)態(tài)。Belobrajdic等[35]觀察到富含α-乳白蛋白的高乳清蛋白飲食可以降低大鼠血漿胰島素濃度（40%）并提高胰島素敏感性，起到減少體重增加的作用。

1.3 降血脂

高血脂癥和冠心病是我國目前發(fā)病率較高的慢性病，其誘因均為血液中膽固醇濃度過高。乳清蛋白中含有7%的脂類，其中50%是磷脂，磷脂對心血管健康有潛在的保護(hù)作用，可以有效降低血液中的膽固醇濃度[15]。此外，乳清蛋白與大豆蛋白[36]等食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化道進(jìn)入人體后，經(jīng)酶解生成的降膽固醇肽類，可通過減少極低密度脂蛋白和低密度脂蛋白的含量而起到降低血清膽固醇濃度的作用，從而預(yù)防血管發(fā)生動脈粥樣硬化并保護(hù)心腦血管健康[13,37]。Nagaoka等[38]首次從β-乳球蛋白的胰蛋白酶解液中分離出一種五肽（Ile-Ile-Ala-Glu-Lys），可以降低膽固醇的膠束溶解度，并抑制膽固醇的吸收。與藥物β-谷甾醇相比，該肽在大鼠體內(nèi)表現(xiàn)出更強(qiáng)的降膽固醇活性，同時血漿甘油三酯水平也有降低趨勢。張宇等[39]采用胰蛋白酶和中性蛋白酶雙酶水解乳清蛋白后得到的活性肽可顯著降低小鼠血清總膽固醇水平，降低率達(dá)36.3%，與孫丹丹[40]的酶解乳清蛋白制備降膽固醇肽的動物試驗結(jié)果一致。但是目前關(guān)于乳清蛋白降膽固醇肽的研究較少，其作用機(jī)理也并未完全明確，除抑制膽固醇吸收外是否還存在其他途徑，未來可就此方面開展深入研究。

2 抗氧化與抗應(yīng)激

乳清蛋白發(fā)揮抗氧化的作用機(jī)理有3個：一是清除自由基，二是減少氫過氧化物，三是螯合金屬離子[41]。乳清蛋白富含的半胱氨酸是體內(nèi)抗氧化劑GSH合成的限制性氨基酸，起到還原劑作用，是保護(hù)細(xì)胞免受自由基和氧化應(yīng)激損傷的關(guān)鍵分子[42-43]。補(bǔ)充乳清蛋白可維持細(xì)胞高GSH濃度和提高細(xì)胞抗氧化防御能力，以促進(jìn)對致癌物的解毒作用[13]，并提高對HIV病毒的抑制能力[44]。此外，乳清蛋白中含有的乳鐵蛋白作為轉(zhuǎn)鐵蛋白家族中的一員可作為抗氧化劑與鐵結(jié)合[15]，并轉(zhuǎn)移游離鐵和其它二價金屬離子，有效地抑制了鐵催化的脂質(zhì)氧化過程，阻斷氧自由基的生成，進(jìn)而降低氧化應(yīng)激反應(yīng)，是理想的抗氧化劑[33]。

研究表明[45]，乳清蛋白多肽在改善機(jī)體代謝紊亂、清除自由基等方面的效果比未水解的乳清蛋白更好，可能是由于肽段只有處在適當(dāng)相對分子質(zhì)量時，它所含有的供氫基團(tuán)（某些能與自由基反應(yīng)的特殊基團(tuán)）才能得到最大暴露，并與自由基充分反應(yīng)，發(fā)揮抗氧化作用[46]。凌玉芳等[47]的研究表明乳清蛋白經(jīng)胃蛋白酶與胰蛋白酶雙酶酶解后得到的抗氧化肽相對分子量主要分布在369～1 980 u。陳蘇婉等[48]利用副干酪乳桿菌自身的蛋白酶系對發(fā)酵乳中的乳蛋白進(jìn)行水解，得到了活性較高的抗氧化肽，從而獲得高生理活性的功能性乳制品。

乳清蛋白及其活性肽能夠通過其抗氧化活性，在乳腺、前列腺、胃腸道等多部位、多細(xì)胞系的腫瘤預(yù)防和炎性腸病等與機(jī)體氧化狀態(tài)密切相關(guān)的疾病治療中發(fā)揮重要作用[32,49-50]。危重癥患者、圍手術(shù)期患者、缺血性腦卒中患者、骨折病人等由于營養(yǎng)不良、感染、術(shù)后多種應(yīng)激激素分泌增加等原因，機(jī)體常處于應(yīng)激性的高代謝狀態(tài)[51]，術(shù)前口服乳清蛋白能夠減少患者因禁食帶來的應(yīng)激與術(shù)后血糖的應(yīng)激性增高[52]，降低胰島素水平及胰島素抵抗指數(shù)等[53]，明顯減輕患者對疼痛的敏感性、焦慮和應(yīng)激反應(yīng)[43,54]，同時降低并發(fā)癥發(fā)生率[55]，改善治療效果。

3 抗病毒與抑菌

乳清蛋白本身含有幾種具有抗病毒、抗菌特性的活性成分，如免疫球蛋白[33,43]、乳鐵蛋白[56]等。乳清蛋白富含的乳鐵蛋白可通過與病毒或者病毒與細(xì)胞的結(jié)合位點相結(jié)合的方式來競爭性地抑制病毒的入侵[57]，并奪取致病菌（如革蘭氏陰/陽性菌、酵母菌、絲狀菌等）的鐵離子致使后者死亡[32-33]。Habib等[58]的研究表明乳鐵蛋白作為天然的鐵螯合劑，可以與冠狀病毒的多種受體結(jié)合，從而阻止它們進(jìn)入宿主細(xì)胞。同時，乳鐵蛋白也可以抑制病毒的復(fù)制，減少病毒繁殖，阻抑細(xì)胞受體，使病毒與受體的識別受限[43]。乳鐵蛋白已被證實會阻礙裸病毒和包膜的DNA和RNA病毒，如HIV、乙型和丙型肝炎病毒、人類乳頭瘤病毒和甲型流感等病毒的活動[58]。乳鐵蛋白還具有調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞活性和刺激淋巴細(xì)胞合成的能力[59]，Welsh等[60]的研究表明口服乳鐵蛋白能增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對結(jié)核分枝桿菌的殺傷作用，減少免疫介導(dǎo)的組織損傷。

乳清蛋白經(jīng)水解加工后，也可以產(chǎn)生抗病毒與抑菌活性肽。Demers-Mathieu等[61]從乳清蛋白胰蛋白酶水解液中獲得了多個來自β-乳球蛋白的抑菌肽（一般大于8個氨基酸），對李斯特菌與金黃色葡萄球菌具有明顯的抑制作用。柯德森等[62]的研究表明乳清蛋白水解后產(chǎn)生的抑菌肽的抗菌活性強(qiáng)弱與水解程度密切相關(guān)，當(dāng)胰蛋白酶水解程度小于12 mg/mL氨基酸時呈正相關(guān)；水解程度大于12 mg/mL時呈負(fù)相關(guān)。此外，乳清蛋白經(jīng)凝乳酶水解后可產(chǎn)生能與霍亂毒素、大腸桿菌毒素結(jié)合的GMP，因其具有與病毒受體十分相似的結(jié)構(gòu)特性還可以吸引病毒進(jìn)行黏附，從而干擾病毒與受體結(jié)合，起到抑制病毒感染的作用[32]。此外，GMP也具有益生元特性，可促進(jìn)腸道有益菌（乳酸桿菌、雙歧桿菌等）的增殖，有效提高人體對外界病原體的抵御能力[63]。乳清蛋白中的乳鐵蛋白還可以在酸性條件下被胃蛋白酶水解釋放出牛乳鐵蛋白Bf18-36和乳鐵蛋白肽f268-284，這兩種抗菌肽對熱和pH穩(wěn)定且具有廣譜抗菌性，可以發(fā)揮其在體內(nèi)的殺菌作用[64]。以上由乳清蛋白水解形成的抗菌、抗病毒肽均由消化道蛋白酶酶解產(chǎn)生，具有較高的安全性和應(yīng)用前景。

4 抗炎癥

乳清蛋白中含有的支鏈氨基酸、乳鐵蛋白、α-乳白蛋白等成分可抑制白細(xì)胞介素6和各種其他炎癥介質(zhì)的形成[65]。周婕慧等[66]在研究乳源性多肽Gln-Glu-Pro-Val-Leu的抗炎能力時發(fā)現(xiàn)，在100 mg/kg劑量下灌喂急性炎癥小鼠30 d可以顯著降低血清NO濃度，并顯著提高其體內(nèi)各種還原酶的酶活與機(jī)體抗氧化能力，緩解炎癥引發(fā)的氧化應(yīng)激狀態(tài)，從而起到抗炎的功效，且多肽劑量愈多，其抗炎效果愈強(qiáng)。馬燁[67]選用堿性蛋白酶酶解乳清蛋白得到8條具有抗炎活性的肽段，其中肽段Asp-Gln-Trp-Leu在10μg/mL和100μg/mL兩個濃度水平上均表現(xiàn)出最強(qiáng)的抗炎活性，能有效抑制脂多糖誘導(dǎo)后的巨噬細(xì)胞中炎癥因子的表達(dá)水平。

乳清蛋白抗炎癥的生物活性在慢性阻塞性肺疾、肺結(jié)核、胰腺炎等疾病的臨床營養(yǎng)治療中發(fā)揮了重要作用。β-羥基-β甲基丁酸是亮氨酸代謝過程中的天然產(chǎn)物，已被證實可以增加肌肉合成、減少肌肉分解，并且具有抗炎作用[54]，臨床上可以減少慢性阻塞性肺疾患者的肌肉消耗，改善肺功能[68]。富含亮氨酸的乳清蛋白可起到相同的作用，Jonker等[69]的研究表明乳清蛋白膳食可以有效地刺激以營養(yǎng)耗竭為特征的慢性阻塞性肺疾患者的全身蛋白質(zhì)合成代謝，減少炎癥。Sugawara等[70]研究發(fā)現(xiàn)，給患有慢性阻塞性肺疾的老年患者使用具有抗炎作用的含乳清蛋白肽的營養(yǎng)補(bǔ)充劑和運(yùn)動療法，不僅可以增加患者體重，還可以抑制全身炎癥，從而提高運(yùn)動耐受性和生存質(zhì)量。周國超等[71]將42例重癥胰腺炎伴低蛋白血癥患者分為試驗組與對照組，兩組均增加腸內(nèi)營養(yǎng)，其中試驗組增加分離乳清蛋白，發(fā)現(xiàn)兩組蛋白水平均有所恢復(fù)，但只有試驗組各項生化指標(biāo)達(dá)到正常水平。目前臨床上使用的抗炎癥的化學(xué)藥物主要有甾體抗炎藥（糖皮質(zhì)激素等）和非甾體抗炎藥（阿司匹林、對乙酰氨基酚等），合適的抗炎劑需要因人而異，遵循個別化原則，而乳清蛋白的抗炎癥效應(yīng)可作為一個補(bǔ)充和拓展。

5 抗腫瘤與抑癌

乳清蛋白作為一種無毒副作用的天然食品，含有的多種生物活性成分可以調(diào)節(jié)腫瘤異常代謝并抑制其生長，從而減少惡性腫瘤患者的化療耐藥性及敏感性，提高患者生存質(zhì)量[72]。乳清蛋白中的乳鐵蛋白可通過抑制癌細(xì)胞選擇性作用的分子靶點的活性來誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡（細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)），也可以通過與鐵等金屬離子螯合的方式（細(xì)胞外效應(yīng)）來降低遺傳物質(zhì)的氧化風(fēng)險，減少組織細(xì)胞癌變的可能[73]。Teixeira等[74]研究發(fā)現(xiàn)，與酪蛋白喂養(yǎng)的大鼠相比，喂食α-乳清蛋白的雌性大鼠的乳腺腫瘤發(fā)展緩慢，數(shù)量減少，大小、體積、增殖指數(shù)和發(fā)生率均顯著降低。曾珍等[75]對化療期間荷瘤鼠的營養(yǎng)狀況進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，乳清蛋白使小鼠血液中GSH的含量增高，同時可以負(fù)反饋調(diào)節(jié)癌細(xì)胞中GSH含量，提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激的能力，延長存活時間，與Cheng等[76]的研究結(jié)果一致。謝芳[77]則在臨床上研究了乳清蛋白聯(lián)合腸內(nèi)營養(yǎng)制劑對腫瘤化療患者的營養(yǎng)效果，結(jié)果顯示治療后補(bǔ)充乳清蛋白制劑的試驗組的營養(yǎng)指標(biāo)與免疫指標(biāo)均高于對照組，且不良反應(yīng)的發(fā)生率更低。成倩倩[78]對乳清蛋白多肽Met-Glu-Ile-Asn的抑癌作用進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)試驗組肺癌小鼠的平均瘤體積、各類炎性細(xì)胞、細(xì)胞炎癥因子IL-6等的含量均低于對照組，而血清中的免疫球蛋白lgA含量顯著增高，說明乳清蛋白多肽可以加強(qiáng)機(jī)體的免疫應(yīng)答作用。Mann等[79]的研究也同樣表明活性乳清蛋白因子與藥物聯(lián)合使用可以提升對腫瘤細(xì)胞的殺滅作用。綜上所述，乳清蛋白及其活性肽可以通過增加淋巴細(xì)胞中GSH含量而降低癌細(xì)胞中GSH含量來提高患者機(jī)體免疫力和改善機(jī)體營養(yǎng)狀況，并通過調(diào)節(jié)炎癥因子、控制腫瘤細(xì)胞分化程度來抑制腫瘤的生長。

6 結(jié)語與展望

乳清蛋白因其自身所含的多種活性成分及其活性肽可以在臨床腸內(nèi)營養(yǎng)支持上發(fā)揮重要作用，如維護(hù)心腦血管健康、抗氧化與抗應(yīng)激、抗病毒與抑菌、抗炎癥以及抗腫瘤與抑癌等。隨著對生物活性肽研究的興起，人們從關(guān)注多肽消化吸收的營養(yǎng)學(xué)特性逐漸轉(zhuǎn)向?qū)ζ涠鄻踊纳飳W(xué)作用的研究，而乳清蛋白及其活性肽在臨床營養(yǎng)支持治療的應(yīng)用方面擁有潛在的巨大研究價值。雖然乳清蛋白活性肽作用機(jī)理已被闡明，但其在機(jī)體內(nèi)的吸收、分布、生物轉(zhuǎn)化及排泄等代謝動力學(xué)的研究尚不充分，其大多數(shù)功能特性研究尚處于體外、細(xì)胞、動物試驗等實驗室階段，缺乏充足的人體臨床試驗數(shù)據(jù)。未來科研人員可就其臨床功能特性開展深入研究，并反饋于原料研發(fā)和生產(chǎn)，不斷精進(jìn)改良活性肽的制備工藝，以取得更好的臨床營養(yǎng)支持治療效果。綜上所述，將乳清蛋白及其活性肽應(yīng)用于臨床營養(yǎng)支持治療中，不僅可以促進(jìn)乳清蛋白產(chǎn)品的營養(yǎng)功能提升，提高乳清蛋白產(chǎn)品的附加值，更對我國食品科學(xué)及臨床營養(yǎng)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。