酒精性肝病(ALD)是由乙醇引起的一系列肝功能障碍,早期阶段表现为轻度脂肪肝,及时治疗可痊愈,若未能及时干预,则会发展为肝纤维化和肝硬化。已有研究报道,长期饮酒会导致肝纤维化。ALD在全世界范围内的死亡率约占全球疾病死亡率的6%,即每年有300多万人死于过度饮酒。乙醇在肝脏代谢过程中,会产生活性氧(ROS)。这些物质在体内异常积聚后,会通过脂质过氧化作用导致血浆脂质过氧化物水平升高,从而引发机体的氧化应激状态,这种氧化应激状态会打破超氧化物歧化酶(SOD)、还原型谷胱甘肽及谷胱甘肽过氧化物酶之间的动态平衡,造成机体抗氧化防御能力显著下降。
小麦肽是由谷朊粉酶解得到的物质,营养丰富且具有多种生物活性。其中短肽的生物活性较为突出,主要由2~5个氨基酸组成,分子质量多在1 000 Da以下,属于优质天然植物源功能因子。其具有抗氧化、缓解炎症、降血糖等多种生物活性功能,抗氧化性体现在清除自由基、抑制氧化反应等,对预防慢性疾病和延缓衰老意义重大。小麦肽抗氧化活性与分子质量、氨基酸组成及结构紧密相关,分子质量小且富含疏水性氨基酸的肽段自由基清除能力更强,在1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基实验中清除率超80%。此外,小麦肽的抗氧化机制包括清除自由基、螯合金属离子、调节细胞内抗氧化酶活性,特定序列还能通过供氢中和自由基,并激活核因子-红细胞2相关因子2(Nrf2)/抗氧化反应元件信号通路,上调谷胱甘肽过氧化物酶的表达。
此前关于小麦肽改善ALD的研究较少,中国食品发酵工业研究院有限公司北京市蛋白功能肽工程技术研究中心的杨程珺、孟甘露*和刘文颖*等人对小麦肽的制备、稳定性及其对酒精性肝损伤的改善机制进行研究,以期为新型护肝食品的研发提供理论基础。
1 小麦肽理化性质
1.1 小麦肽理化成分分析
经检测, 小麦肽的水分质量分数为(1.97±0.09)%,灰分质量分数为(1.62±0.21)%,总蛋白质量分数为(91.54±2.1)%,酸溶蛋白质量分数为(87.23±1.76)%。酸溶蛋白是指在特定pH值条件下能够溶解的蛋白质分子,酸溶蛋白的氨基酸组成中通常包含丰富的酸性氨基酸,例如谷氨酸和天冬氨酸等,由于其侧链基团的解离特性,使得该类蛋白质在低pH值环境下表现出显著的溶解。有研究表明,酸溶蛋白在生命体中承担广泛的生物学功能,包括但不限于代谢途径调控和细胞结构的维持与稳定等关键生理过程,因此对酸溶蛋白含量的检测,为其潜在生理活性奠定了基础。
1.2 小麦肽的分子质量分布
蛋白肽分子质量的大小与人体吸收利用率之间存在密切关系,小分子肽在胃肠道中消化和转运速度可能强于大分子肽或者蛋白质。将分子质量最小的二肽作为二肽的范围界值,其分子质量为132 Da;将分子质量最大的三肽作为三肽的范围界值,其分子质量为576 Da。由表1和图1可知,小麦肽的重均分子质量为408.191 5 Da,其中分子质量在1 000 Da以下的组分占比高达92.883 2%,分子质量在576~1 000 Da的组分占比为13.882 9%,分子质量在132~576 Da的组分占比为56.087 3%。由于小麦肽的分子质量较小,它们在胃肠道中的吸收效率可能远高于大分子肽。从而可能具有良好的生物利用度。张宁等以羟脯氨酸作为指标研究蛋白肽的吸收及动态变化,发现小分子质量的蛋白肽更易被吸收利用,随着多肽的分子质量升高,其吸收速率逐渐降低。
1.3 小麦肽的氨基酸组成
氨基酸的种类、数量及排列顺序是决定活性肽功能的重要因素,不同的氨基酸成分在调节人体生理功能方面发挥着重要作用。由表2可知,小麦肽富含必需氨基酸,其相对含量为(22.70±0.54)%。小麦肽中含量最高的为谷氨酰胺,其相对含量为(22.01±0.07)%。此外,小麦肽还富含亮氨酸、精氨酸、异亮氨酸和丙氨酸,这些氨基酸可能协同增强其生物活性。
芳香族氨基酸(AAAs)含量为苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸含量总和,AAAs芳香环的π电子体系能够形成π-π堆积,在蛋白质结构中能够提供良好的稳定性和疏水相互作用。经检测,小麦肽的疏水氨基酸相对含量为(32.32±1.11)%,其中AAAs相对含量为(8.25±0.38)%。有研究表明,疏水氨基酸残基带有的疏水基团可以增加脂溶性,有助于提升生物利用度;同时可以提供氢原子或电子,形成相对稳定的自由基或离子,从而终止自由基链反应,保护细胞免受氧化损伤。因此小麦肽中的疏水氨基酸及其组成部分AAAs的存在可能是提升小麦肽稳定性,清除自由基,发挥抗氧化作用的关键。
2 小麦肽稳定性
2.1 小麦肽的酸碱稳定性
小麦肽在不同pH值条件下的分子质量分布结果如表3所示。当溶液pH值分别调节至7、2、4、6、8、10时,其1 000 Da以下组分的占比依次为90.08%、90.45%、91.80%、90.93%、90.99%和90.75%,各实验组间最大差异为1.72%,pH值波动对其分子质量分布影响不明显。具体分析了小麦肽样品分子质量在132 Da以下、132~189 Da、189~1 000 Da等5个范围内的占比变化,并将其变化幅度作为判断样品稳定性的一个重要指标。结果表明,小麦肽在酸性及碱性条件下均表现出较高的稳定性,未观察到大分子质量组分向小分子质量方向的显著降解现象。值得注意的是,当pH值调整至2时,132~189 Da区间的组分占比较其他组略有降低,而132 Da以下的小分子质量物质比例相应增加,这一现象可能与极端酸性条件下部分肽链发生水解断裂有关。通过实验结果得出小麦肽在较大的pH值范围内结构稳定,适用的食品加工环境范围较广。
2.2 小麦肽的热稳定性
小麦肽在不同温度条件下处理后的分子质量分布结果见表4。25、20、40、60、80、100 ℃时,1 000 Da以下含量占比分别为90.08%、91.08%、91.22%、91.12%、91.15%、93.92%。随温度升高2 000~5 000 Da组分的占比发生波动,且100 ℃条件下2 000~5 000 Da组分占比最少、132 Da以下组分占比最多,说明随温度升高小麦肽会发生少量的降解。除100 ℃外,各温度下分子质量分布变化不明显,变化幅度最大仅为2.24%,表明小麦肽要尽量避免在100 ℃高温环境下保存。
热重分析可以了解小麦肽的热稳定性、分解温度以及其他与温度相关的质量变化特性,从而评估其在实际加工应用中的稳定性和耐久性。通过热重分析观察小麦肽质量随温度变化的过程,可以获得检测范围内任意一个温度的降解率、降解的起始点、终止点和残留量等,从而反映样品的热稳定性。小麦肽的热重分析结果如图2所示,在室温到200 ℃的范围内,小麦肽的质量变化幅度较小,表明在此温度范围内,小麦肽较为稳定,没有发生显著的挥发或分解作用,只是少量吸附水的脱离导致了小麦肽的小幅波动。当温度达到252 ℃时,高温破坏了小麦肽分子中的氨基、羧基与水分子形成的氢键,同时蛋白质内部不易脱离的结晶水也因为键的断裂而释放出来,导致样品质量快速下降。肽键在温度超过252 ℃时,分子运动加剧,质量损失速度加快。这可能是断裂后生成肽段或者游离氨基酸挥发到气相中导致的。当温度超过409 ℃后,小麦肽质量损失较为稳定,这主要因为前期易分解的肽链已基本分解完毕,剩余肽段为拥有更稳定结构的肽段,导致质量损失速率显著降低,剩余部分可能为一些碳化残余物的缓慢分解。由实验结果可以看出,小麦肽具有良好的热稳定性,这可能是因为经酶解的小分子质量小麦肽主要由一级结构和少量二级肽链组成,整体结构对热处理的敏感性低。
2.3 小麦肽的体外消化稳定性
如表5所示,不同消化方式下,各组小麦肽分子质量<1 000 Da的组分所占比例为90.08%、91.37%、91.08%、92.47%。和对照组相比,所有组别经过消化后,小麦肽2 000 Da以上组分占比减少,1 000 Da以下的组分占比增多,说明经过消化后大分子质量物质转变为小分子质量,小分子质量的肽更易于与人吸收利用,有利于在人体能发挥生物活性作用。尽管小麦肽在3种消化方式作用下发生了分解,但分子质量<132 Da部分占比均在10%以下,说明小麦肽并不会被过度消化,而是集中在适于人体利用的1 000~132 Da范围内。先胃蛋白酶后胰蛋白酶消化下的小麦肽变化比其他两种消化方式稍大,分析这种现象可能是连续消化的环境所致。结合以上分析可知,小麦肽不易被过度消化分解,从而能够在体内发挥良好的生物活性功能。
3 小麦肽的结构表征
3.1 扫描电子显微镜形态分析
如图3所示,小麦肽为分子质量大小不同的混合肽,所以呈现出大小不一的形态,放大6 000倍时可以观察到小麦肽为球状体,或者皱缩的球状体。球体皱缩主要是因为失水干燥形成的,在分子表面有一些不太规则的褶皱和较大的空隙,且分子与分子之间的排列也相对稀疏。放大100倍时可以看到破碎体较多,含有破碎体的原因可能是小麦蛋白经酶解破坏了蛋白质的完整结构,破碎后分子质量更小,易被人体消化吸收。
3.2 小麦肽紫外光谱扫描分析
如图4所示,小麦肽在紫外光谱中的吸收特征主要集中在200~300 nm范围内。小麦肽光谱在212 nm和274 nm处显示出明显的吸收峰。这些吸收峰的出现与肽链中特定的化学基团有关,尤其是AAAs和肽键的贡献。212 nm处的吸收峰主要与肽键(酰胺键)的n→π*跃迁有关。肽键在紫外光谱中通常在200~220 nm范围内显示出吸收峰,该峰的存在表明样品中含有丰富的肽键结构,这是蛋白质和多肽的典型特征。274 nm处的吸收峰主要与AAAs的π→π*跃迁有关。说明小麦肽中可能有几种特定的化学基团,AAAs和疏水氨基酸的存在都能够提高物质的抗氧化性。
3.3 小麦肽的傅里叶变换红外光谱分析
傅里叶变换红外光谱可通过吸收不同频率的能量,产生红外光谱图。以连续变化频率的红外光照射多肽时,多肽中的诸多官能团会吸收不同频率的红外光,从而提供关于分子结构和内部相互作用的重要信息。不同的官能团具有波长特定的特征吸收峰,故可根据所检测物质的光谱图,推测出物质的功能团、结构构成的特性。如图5所示,3 294.3 cm-1处的宽吸收峰归属于N—H(酰胺A带)和O—H的伸缩振动模式,表明分子结构中存在氨基和羟基官能团,这与肽链中的酰胺基团及羧酸末端结构特性符合。在3 076.9 cm-1和2 962.1 cm-1区域分别观察到不饱和C—H(sp2杂化)和饱和C—H(sp3杂化)的伸缩振动特征峰,前者提示样品可能含有AAAs残基,后者则与脂肪族烷基结构(包括—CH3、—CH2—和—CH基团)密切相关。
对于特征性酰胺吸收带,1 664.7 cm-1处的强吸收峰对应酰胺I带(C=O伸缩振动),1 544.2 cm-1处的特征峰属于酰胺II带(N—H面内弯曲振动与C—N伸缩振动的耦合模式),而1 246.8 cm-1处的吸收则对应于酰胺III带(C—N伸缩振动与N—H弯曲振动的组合)。这3个特征峰的出现为肽键(—CONH—)的存在提供了确证。值得注意的是,1 317.1 cm-1处的C—N伸缩振动吸收峰进一步佐证了氨基官能团(—NH2)的结构特征。在低频区域,1 450.7 cm-1和1 396.2 cm-1处的吸收峰可归因于亚甲基(—CH2—)和甲基(—CH3)的弯曲振动模式,而1 080 cm-1处的特征峰则与C—O键的伸缩振动相关。611 cm-1处的弱吸收可能源于脂肪链C—C的弯曲振动或芳香环的面外变形振动。综合分析表明,谱图中酰胺特征吸收带(1 665、1 544、1 247 cm-1附近)的规律性出现,证实了小麦肽中典型肽键结构的存在。
4 HepG2细胞实验
4.1 细胞造模乙醇浓度及作用时间筛选
通过CCK-8法检测细胞存活率,结果如表6所示,HepG2细胞损伤具有乙醇作用时间和浓度的依赖性。当作用12 h时,0.05、0.1、0.2 mol/L浓度组与空白组差异显著(P<0.05),细胞增殖状态良好,可知低浓度乙醇在此时间内未造成细胞明显损伤;0.4 mol/L组细胞存活率已显著降至(84.50±5.08)%(P<0.05),此浓度及更高浓度的乙醇开始对细胞造成损伤。当作用24 h时,0.05、0.1、0.2 mol/L浓度组细胞仍保持增殖状态,但0.4 mol/L组细胞存活率显著降低至(75.02±3.38)%(P<0.05)。当浓度增至0.6 mol/L时,细胞存活率急剧衰减至(55.28±4.60)%,1.2 mol/L浓度时,存活率仅为(10.53±3.05)%。在乙醇持续作用48 h时,浓度仅为0.1 mol/L的条件下,细胞存活率下降至(89.65±5.60)%,其余浓度组细胞存活率随浓度增加而降低,表明乙醇诱导的细胞损伤与乙醇作用的时间和浓度呈正比,可通过延长乙醇作用时间或增加浓度,诱导细胞损伤。
为贴合ALD的造模条件,选用细胞存活率为50%左右、时间为24 h为造模条件,结合细胞形态的观察确定造模浓度。运用倒置显微镜观测不同浓度组培养24 h的细胞形态,发现空白组细胞的梭形形态学特征,呈现细胞边界清晰可辨、质膜完整性良好及稳定的贴壁生长表型。在0.05、0.1、0.2 mol/L浓度作用下,细胞形态未见明显变化;在0.4 mol/L浓度下,细胞整体数量明显减少,细胞间空隙较空白组变大;当乙醇作用浓度递增至0.6 mol/L时,细胞出现应激形态学改变,细胞体积皱缩并且伴随贴壁能力下降,细胞间出现大量空隙,细胞脱落板中出现小面积空白。当乙醇浓度进一步升高至0.8 mol/L时,显微镜下观察到细胞密度衰减,边缘模糊不清,培养基中存在细胞悬浮。当乙醇浓度达到1 mol/L时,发现大部分细胞已经脱落死亡。结合CCK-8与细胞形态观察结果,选用0.6 mol/L浓度乙醇作用24 h为损伤模型条件。
4.2 不同质量浓度小麦肽对HepG2细胞存活率的影响
为探究小麦肽对细胞存活率的影响,将不同质量浓度的小麦肽作用细胞中培养24 h,后测定其细胞存活率。如图6所示,空白组与0.25、1、2、4、6 mg/mL质量浓度组存活率无显著性差异(P>0.05),小麦肽虽未表现出促增殖活性但无细胞毒性。10 mg/mL组细胞存活率与空白组相比差异不显著但较为明显,说明10 mg/mL的小麦肽对细胞存活率确有影响,因此10 mg/mL的小麦肽质量浓度也不作为后续实验的参数。该结果可以排除6 mg/mL及以下质量浓度小麦肽对实验结果的干扰效应,并且小麦肽对酒精性损伤HepG2细胞的缓解机制不依赖于细胞增殖效应。结合细胞形态观察,小麦肽质量浓度为2、4、6 mg/mL时,细胞形态完整,细胞壁清晰,贴壁情况较好,无细胞碎片。同时,高浓度肽对细胞的渗透压平衡会造成影响。因此,本研究选用2、4、6 mg/mL质量浓度的小麦肽进行后续实验。
4.3 不同质量浓度小麦肽对HepG2损伤细胞存活率的影响
图7为不同质量浓度小麦肽对乙醇诱导的HepG2损伤细胞的缓解效果。空白组、模型组及2、4、6 mg/mL小麦肽处理组细胞存活率分别为(100.28±6.04)%、(4 8.5 9±6.3 2)%、(6 4.4 8±1 1.4 2)%、(76.06±11.01)%和(80.72±3.57)%,表明HepG2细胞酒精损伤模型构建成功,且经小麦肽处理后细胞存活率都有所提升。与模型组相比,经过小麦肽处理后各组细胞存活率分别提升了约15%、28%和32%,存在显著性差异(P<0.05),4 mg/mL组与6 mg/mL组间无显著性差异(P>0.05)。
5 小麦肽抗氧化作用评价
SOD可通过介导超氧阴离子自由基的分解代谢,生成分子氧(O2)及过氧化氢(H2O2),以消解自由基的生物毒性,该酶促反应对维系机体内氧化还原稳态具有重要调控作用。不同处理组的SOD活性如图8A所示,模型组的SOD活性((11.78±0.61)U/mg)显著低于空白组((35.86±0.92)U/mg)(P<0.05),乙醇处理显著降低了细胞中SOD的活性,导致细胞损伤。而经过不同质量浓度的小麦肽处理后,各组活性均显著回升至不同水平(P<0.05)。其中6 mg/mL小麦肽组效果最佳,其SOD活性升高至(31.34±0.78)U/mg。与模型组相比,各小麦肽处理组均显著缓解了乙醇诱导HepG2细胞中SOD水平降低的趋势,且呈剂量依赖性(P<0.05)。使用小麦肽干预后的SOD活性接近空白组,说明小麦肽能够增强细胞内抗氧化酶的活性,促进超氧阴离子和过氧化氢的清除,从而减轻氧化应激对细胞的损害。
MDA作为脂质过氧化代谢的关键产物,表达量过多会对生物膜造成一定损伤,改变细胞膜的通透性,进而影响细胞一系列的非正常生理反应,其含量反映了细胞膜的氧化损伤程度。各组细胞中的MDA水平如图8B所示,模型组的MDA水平((17±0.54)nmol/mg)显著高于空白组((2.79±0.42)nmol/mg)(P<0.05),经过小麦肽处理后,各处理组中MDA水平相比模型组均显著降低(P<0.05),且呈剂量依赖性。相比较于2、4 mg/mL小麦肽组,6 mg/mL组MDA含量显著降低至(4.81±0.15)nmol/mg(P<0.05),这一趋势与Pareek等研究结果相符合,表明小麦肽可有效抑制脂质过氧化反应,显著减少MDA等有害产物的生成。
不同处理组R O S水平如图8 C所示,模型组的荧光强度比((1.28±0.13)%)显著高于空白组((0.75±0.10)%)(P<0.05),即乙醇通过提升细胞中ROS水平,使细胞氧化应激,导致细胞损伤。经小麦肽各组处理,相较模型组ROS水平显著降低(P<0.05),其中4 、6 mg/mL小麦肽组与空白组无显著差异(P>0.05),表明4 mg/mL组和6 mg/mL组可使乙醇诱导损伤的HepG2细胞ROS水平恢复到正常状态。ROS作为判断氧化应激的直接指标,在乙醇作用下其水平显著提升,经小麦肽处理后显著下降,中高质量浓度组甚至恢复至与空白组相近水平,表明小麦肽能有效抑制乙醇诱导的ROS积累,缓解氧化应激对细胞的损伤。Wang Haidong等在探究五味子蛋白对H2O2诱导HepG2损伤的抗氧化作用时发现五味子蛋白处理后HepG2细胞中的ROS水平降低,以达到对HepG2细胞损伤的缓解作用,与本研究结果符合。
各处理组GSH水平如图8D所示,其中模型组较空白组GSH水平显著降低(P<0.05)。小麦肽处理各组与模型组相比,GSH水平显著回升(P<0.05),各质量浓度组间均出现显著差异(P<0.05),其中2、4、6 mg/mL质量浓度组GSH水平分别为(4.39±0.07)、(4.84±0.09)μmol/g及(5.16±0.13)μmol/g,呈剂量依赖性。细胞内GSH水平在乙醇处理后显著下降,而小麦肽干预后则显著回升,进一步证实了小麦肽可通过提升抗氧化物质含量来增强细胞抗氧化能力。Nxumalo等在高血糖HepG2细胞模型中发现番木瓜叶和根提取物可以提高GSH水平,从而达到控制氧化应激的目的,这与本研究的结果相似。说明小麦肽可提高细胞内GSH等非酶抗氧化物质水平,协同增强细胞抗氧化防御体系,全面强化细胞抗氧化体系。
CAT是细胞中重要的抗氧化酶,CAT活性降低,则机体抗氧化酶活性被抑制,导致氧化应激损伤。不同处理组的HepG2细胞中CAT活性如图8E所示,模型组的CAT活性显著低于空白组(P<0.05)。经小麦肽处理后各组CAT活性显著回升至不同水平(P<0.05),其中2、4、6 mg/mL小麦肽处理组CAT活性分别为(21.48±0.80)、(2 4.5 7±0.8 5)、(3 1.8 0±1.6 4)U/m g,呈剂量依赖性(P<0.05)。Igbokwe等从薏苡仁中分离鉴定出抗氧化肽并进行细胞体外实验,发现其提高了HepG2细胞内CAT、SOD、GSH水平,以达到对细胞的保护作用,与本研究结果一致。
6 小麦肽缓解炎症作用评价
研究发现,乙醇摄入会增强肝细胞对TNF-α诱导的细胞毒性,TNF-α和TNF-R1的血清水平升高与急性酒精性肝炎患者的死亡率相关。不同处理组HepG2细胞中TNF-α水平如图9所示。与空白组((52.24±1.96)pg/mL)相比,模型组((83.49±1.41)pg/mL)的TNF-α水平显著升高(P<0.05),表明乙醇成功诱导了细胞炎症反应。经过2、4、6 mg/mL小麦肽处理后,不同处理组中TNF-α水平显著逆转至不同水平(P<0.05)。相比较于2 mg/mL小麦肽组和4 mg/mL小麦肽组,6 mg/mL小麦肽组能更好地改善乙醇诱导的HepG2细胞中TNF-α水平升高的趋势,其TNF-α水平为(61.87±3.76)pg/mL。Pierdomenico等研究石榴提取物对脂多糖刺激的HepG2细胞的抗炎作用中发现石榴提取物有效提升细胞内TNF-α水平,从而缓解炎症,与本研究中小麦肽的表现一致,进一步支持了天然活性成分在缓解炎症方面的应用潜力。
由图9可见,模型组的IL-6水平显著高于空白组(P<0.05)。经过2、4、6 mg/mL小麦肽干预后,IL-6水平呈剂量依赖性降低,分别降至(52.17±1.43)、(44.41±1.79)pg/mL和(32.45±2.25)pg/mL,与模型组相比差异显著(P<0.05)。其中,6 mg/mL小麦肽组的IL-6水平显著低于2 mg/mL小麦肽组和4 mg/mL小麦肽组(P<0.05),可以更好地改善乙醇诱导的HepG2细胞中IL-6水平升高的趋势。Zhu Jixiao等在评估短柄兔耳草在HepG2和THP-1细胞中的抗炎作用中得到短柄兔耳草提取物有效改善IL-6水平升高的趋势,这与本研究的结果相吻合。TNF-α和IL-6是关键的促炎细胞因子,其过量表达与乙醇诱导肝细胞损伤密切相关,小麦肽能够抑制乙醇诱导的HepG2细胞中TNF-α和IL-6的释放,说明其具有缓解炎症的效果。
7 Nrf2-Keap1-HO-1信号通路蛋白表达水平
Nrf2-Keap1-HO-1信号通路是细胞应对氧化应激的核心防御机制,其关键组分Nrf2作为转录因子,在静息状态下通过与Keap1蛋白结合并被泛素化降解以维持低活性;HO-1通过降解血红素生成具有抗氧化能力的胆红素和释放一氧化碳,协同其他抗氧化酶清除ROS、修复氧化损伤,同时Keap1-Nrf2动态负反馈机制确保抗氧化反应精准可控,该通路的激活不足或过度失调均与癌症、神经退行性疾病及慢性炎症密切相关,是维持氧化还原稳态的核心调控轴。通过Western Blot法检测各组HepG2细胞中Nrf2、Keap1、HO-1的蛋白相对表达量。如图10所示,与空白组相比,模型组Nrf2、HO-1的蛋白相对表达量显著降低( P <0.05),与此同时,模型组Keap1的蛋白相对表达量显著升高( P <0.05)。在经过2、4、6 mg/mL小麦肽处理后,不同处理组中Nrf2、HO-1、Keap1的蛋白表达水平均显著发生不同程度的逆转( P <0.05),表明小麦肽具有激活Nrf2-Keap1-HO-1信号通路的能力。其中,与2、4 mg/mL组相比,6 mg/mL组的干预效果更明显。Nrf2的蛋白表达水平随小麦肽质量浓度的增大呈现剂量依赖性提高,Keap1的蛋白表达水平呈现剂量依赖性减少( P <0.05)。
综上所述,小麦肽能够有效激活Nrf2-Keap1-HO-1信号通路,通过上调Nrf2及HO-1表达、抑制Keap1,增强细胞抗氧化应激能力,对HepG2细胞损伤具有显著改善作用。小麦肽抗氧化活性及缓解氧化应激的活性可能与存在的疏水氨基酸有关。该结果为进一步将小麦肽开发为功能性食品成分或抗氧化剂提供了分子机制依据。
8 结 论
本研究通过酶解谷朊粉制备得到小麦肽,系统地分析其理化性质和稳定性,并探究小麦肽对HepG2细胞损伤的改善作用及机制。结果表明,小麦肽分子质量小,富含丰富氨基酸,易被人体消化吸收,且具有良好的稳定性。在乙醇诱导的细胞损伤模型中,小麦肽通过多途径发挥抗氧化作用,改善乙醇诱导的HepG2细胞氧化损伤。其中包括提升SOD、CAT抗氧化酶活性,增强酶系统清除自由基的能力;抑制脂质过氧化和减少ROS积累,降低MDA生成缓解氧化应激以及提高GSH水平,协同增强细胞抗氧化防御体系。同时小麦肽具有一定缓解炎症作用,可抑制TNF-α和IL-6的释放,其缓解炎症作用可能与抗氧化活性相关,通过缓解氧化应激间接调控炎症信号通路。小麦肽改善乙醇诱导的细胞损伤作用机制,还包括通过上调核转录因子Nrf2和HO-1蛋白的表达,抑制Keap1蛋白的表达,从而激活Nrf2-Keap1-HO-1信号通路发挥抗氧化作用。本研究为开发基于小麦肽的天然、低毒副作用的护肝功能因子提供了重要的实验依据和理论基础,并为小麦肽作为功能性成分应用于预防或辅助改善ALD的功能性食品或保健品奠定了科学基础。
作者简介
通信作者:
孟甘露,中国食品发酵工业研究院有限公司功能肽产业化研究发展部研发专员,硕士,工程师。
致力于功能蛋白及肽类的生理活性机制研究。参与宁夏自然科学基金、宁夏回族自治区重点研发计划项目、国家卫健委公共营养与健康重点实验室、安徽省功能农业与功能食品重点实验室开放课题等省部级、市厅级科研项目及横向项目10余项;发表论文16 篇,其中SCI/EI论文11 篇,申请专利10余项,获食品工业协会三等奖等多项科技奖励。
刘文颖,中国食品发酵工业研究院有限公司功能肽产业化研究发展部副主任,工学博士,高级工程师,日本东京大学访问学者。
兼任中国机械工程学会包装与食品工程分会委员、中国乳制品工业协会特种乳专业委员会委员、农业农村部“科创中国”农业食品产业服务团专家。主要从事功能蛋白及肽类的分离、纯化和体内外生理调控机制研究等方面的研究。承担和参与“十三五”国家重点研发计划项目、国家高技术研究发展“863”计划项目、国家自然科学基金项目、北京市科委项目等国家、省部级科研项目30余项;参编中英文学术著作3 部,发表学术论文160余篇,其中SCI/EI 50余篇;申请发明专利100余项,授权60余项,其中国际专利授权10余项;获得中国食品科学技术学会科技创新奖杰出青年奖、全国食品工业科技创新杰出人才、全国服务业科技创新人物奖、中国商业联合会科学技术奖一等奖、中国食品科学技术学会科技创新奖一等奖、中国食品工业协会科学技术奖特等奖、中国轻工业联合会科技进步奖二等奖等30余项科技奖励。
第一作者:
杨程珺 硕士研究生
北京城市学院与中国食品发酵工业研究院联培中药学专业硕士在读研究生。研究方向聚焦于食品功能因子研发及药食同源发酵工艺研究。具备完整的动物实验、细胞培养、Western Blot等实验技能。曾参与“药食同源现代发酵工艺技术开发”横向课题。校园经历丰富,曾任学生会部长、班级助理,获优秀学生干部、校级奖学金及国际学术会议优秀海报证书。
引文格式:
杨程珺, 陈亮, 王华蕾, 等. 小麦肽性质表征及其酒精性肝细胞损伤的改善作用与机制[J]. 食品科学, 2026, 47(3): 198-209. DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20250715-126.
YANG Chengjun, CHEN Liang, WANG Hualei, et al. Characterization of wheat peptides and their ameliorative effects and mechanism on alcohol-induced damage in hepatocytes[J]. Food Science, 2026, 47(3): 198-209. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250715-126.
实习编辑:普怡然;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力,加速科技成果向现实生产力转化,推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级,由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志(EI收录)、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志(SCI收录)、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志(ESCI收录)主办,合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”,将于 2026年8月15-16日(8月14日全天报到) 在 中国 安徽 合肥 召开。
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