Подборка, перевод, комментарии: Сергей АНИСИМОВ 

askold5@hotmail.com

Об авторе: 

Сергей Владими­рович Анисимов, кандидат медицинс­ких наук, сотрудник отдела молекулярно-генетических технологий Санкт-Петербургского государственного медицинского уни­верситета им. И. П. Павлова, 

Область профессио­нальных интересов: клеточные техно­логии, стволовые клетки

Введение
Белки являются одним из основных структурных и функциональных компонентов живой клетки. Их важнейшие функции включают каталитическую, механическую, транспортную, защитную, регуляторную и т. д. Сбалансированная диета предусматривает потребление около 0,8 г белка на 1 кг веса в сутки; этот показатель увеличивается до 0,85 у подростков и молодых людей в возрасте 14-18 лет, 0,95 — у детей в возрасте 4-13 лет, 1,1 — у беременных и кормящих женщин, а также у детей в возрасте 1-3 лет, и 1,5 — у детей первого года жизни. После потребления с пищей белки перевариваются и поглощаются в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). В кислой среде желудка они гидролизуются (то есть расщепляются с добавлением молекулы воды) желудочными и панкреатическими протеазами на пептиды и отдельные аминокислоты. Продукты первичного гидролиза переносятся в клетки слизистой оболочки ЖКТ, где при помощи внутриклеточных пептидаз осуществляется их дальнейший гидролиз.
Помимо своей диетической ценности (то есть функции источника аминокислот) некоторые пищевые белки способны опосредованно играть в организме и более специфическую биологическую роль. Отдельно следует отметить роль белков как источника биологически активных пептидов. Действительно, в живых организмах эндогенные пептиды часто функционируют как гормоны и нейротрансмиттеры и играют важную физиологическую роль. Через взаимодействие гормон-рецептор и сигнальные каскады они осуществляют свои функции в отношении регуляции метаболизма (в том числе метаболизма воды, минеральных элементов и питательных веществ), контролируют секрецию желез, изменяют артериальное давление и управляют процессами роста. Воздействуя на центральную нервную систему (ЦНС), они также способны оказывать влияние на сон, обучаемость, память, восприятие боли, сексуальную функцию, аппетит и стресс. У человека многие пептидные гормоны вовлечены в гипоталамическую гормональную систему. Например, эндогенные пептиды кортиколиберин (пептид, состоящий из 41 аминокислотного остатка (а. о.)) и тиролиберин (рГлу-Гис-flpo-NH2) действуют как гипоталамические гормоны. Они способны стимулировать секрецию двух гипофизарных гормонов — кортикотропина(адренокортикотропного гормона (АКТГ), состоящего из 39 а. о.) и тиротропина (гликопротеин, Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 α-цепь — 96 а. о., Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 β-цепь —112),соответственно. Более того, разнообразные гастроэнтеропанкреатические пептиды (такие как инсулин и глюкагон) также играют важную роль в регуляции метаболизма.
В целом значимость продуктов питания как натурального источника биологически активных белков и пептидов несомненна. Особенно явным это становится при изучении современной научной литературы, наиболее значительный массив которой был сформирован в течение нескольких последних лет. В основу этой статьи легли прежде всего обзоры Wang & Gonzalez de Mejia, 2005 и Martinez Augustin s Martinez de Victoria Munoz, 2006, дополненные независимыми работами.

Биологически активные пептиды
О наличии в структуре содержащихся в продуктах питания белков аминокислотных последовательностей, которые соответствуют биологически активным пептидам, известно уже более 25 лет. Еще в 1950 году было установлено, что выделенные из казеина молока фосфорилированные пептиды усиливают опосредованную действием витамина D кальцификацию костей у больных рахитом детей. Принято считать, что это наблюдение стало первым указанием на существование в пищевых продуктах биологически активных пептидов. За последние десятилетия было обнаружено особенно много биологически активных пептидов, которые либо присутствуют в продуктах непосредственно, либо могут быть выделены из содержащихся в этих продуктах белков в ходе энзиматического (ферментативного) или химического (кислотного) гидролиза. В процессе естественной обработки пищевых белков в пищеварительном тракте (а в случае предварительной ферментации и до этого) такие пептиды высвобождаются из структуры белков и начинают действовать как самостоятельные регуляторные единицы, обладающие активностью, сходной с гормональной. На сегодняшний день выделено уже значительное количество подобных пептидов, обладающих широким спектром биологических функций. Так, поддерживаемая Университетом Ольштын (Польша) база данных «BIOPEP» (доступна на сайте http://www.uwm.edu.pl/biochemia/) (рис. 1) насчитывала к марту 2007 г. уже 1969 биологически активных пептидов! Следует отметить, что в наши дни немалая часть исследований проводится с использованием пептидов, модифицированных по сравнению с их оригинальным аминокислотным составом; это делается преимущественно с целью усиления их активности.

Обычно выделяемые из пищевых продуктов пептиды являются «короткими» — от 2 до 9, реже до 20 аминокислотных остатков. Обнаружены и более длинные пептиды: к примеру, выделенный из зерен ячменя и соевых бобов луназин, обладающий выраженной антиканцерогенной активностью, состоит из 43 а. о., а его молекулярная масса составляет 5,4 кДа [б]. Одними из важнейших источников биологически активных пептидов является молоко и молочные продукты; в то же время подобные пептиды могут быть выделены из таких разнообразных пищевых продуктов, как яйцо, рыба, моллюски, злаки (рис, пшеница, гречиха, ячмень и кукуруза), соевые бобы и даже редис. Сое, занимающей одно из важнейших мест среди продуктов, способных служить источником биологически активных пептидов, будет посвящен обзор «Соевые бобы как природный источник биологически активных белков и пептидов» (К&М 4-2007).

Технологические аспекты получения биологически активных пептидов
Как уже упоминалось выше, технология выделения пептидов из природных продуктов имеет решающее значение. В зависимости от физико-химических параметров гидролиза (то есть расщепления с добавлением молекулы воды) полученные пептиды могут иметь как разную структуру, так, соответственно, и разные биологические свойства. Итак, двумя основными методами гидролиза являются химический (кислотный) и энзиматический (ферментативный). Первый является несравненно более дешевым и относительно простым, но в то же время его применение связано с затруднениями в отношении контроля течения реакции, а также с возможностью повреждения аминокислотных остатков, входящих в состав пептидов. Поэтому ферментативный метод выделения пептидов из пищевых продуктов в настоящее время является основным, а сами ферменты приобретают решающее значение. В экспериментальных условиях используются либо одиночные ферменты, либо сочетание ферментов, обладающих протеиназной (протеазной) активностью (например, трипсин, субтилизин, термолизин, алкалаза, химотрипсин, карбоксипептидаза, панкреатин, пепсин). Используются ферменты, имеющие животное, растительное, бактериальное или фунгальное происхождение (например, протеиназа К). Отдельно стоит упомянуть папаин — гидролизующий белки, амиды и сложные эфиры растительный фермент, содержащийся во многих тропических фруктах, в частности в ананасах, киви, манго и папайе (отсюда и его название). Папаин уже достаточно широко применяется в клинике по целому ряду показаний, в том числе для стимуляции заживления поражений кожи при экземе, плохо заживающих ранах и язвах, а также ожогах. Это может указывать на то, что механизм его терапевтического действия (кроме очищения раны) основан на местном высвобождении биологически активных пептидов из эндогенных белков.
Иногда технология гидролиза белков основана на сочетании химического и энзиматического гидролиза. В целом же технология высвобождения биологически активных пептидов из белков включает в себя много отдельных этапов, на эффективность каждого из которых может влиять широкий спектр факторов (таких как температура, влажность и состав субстрата, присутствие солей и т. п.). Не менее сложным является и этап фракционирования/изоляции/очистки пептидов.
Отдельным эффективным методом высвобождения биологически активных пептидов из содержащихся в пищевых продуктах белков является ферментация. Классический пример — ферментация молока. Привычными на столе продуктами ферментации, насыщенными биологически активными пептидами, являются кисломолочные продукты, сыры, соевый соус и т. д. Однако при ферментации в обычных условиях белки пищевых продуктов гидролизуются не полностью. Гликопротеины, фосфопротеины и прочие продукты посттрансляционной модификации белков содержат большое количество устойчивых к гидролизу дисульфидных связей. В результате этого «традиционные» микроорганизмы осуществляют лишь частичный гидролиз белков, разделяя их на крупные пептиды. В экспериментальных условиях за этим может следовать гидролиз, основанный на применении проназы, трипсина и разнообразных высокоактивных протеаз. Отдельно следует отметить, что в естественных условиях за ферментацией может последовать синтез пептидов denovo. Так, для продукта ферментации сои — пептида Глу-Лей-Лей-Вал-Тир-Лей-Лей, обладающего высокой мембраносвязывающей активностью, — не удалось обнаружить белков-предшественников, что указывает на его синтез в ходе ферментации.
Синтез биологически активных пептидов с установленной аминокислотной последовательностью также применяется как в экспериментальной, так и в клинической практике. Для этого используются три подхода: химический синтез, энзиматический синтез и технология генной инженерии (рекомбинантной ДНК). Активно используются как жидкофазный, так и твердофазный синтез пептидов. Твердофазный метод обычно применяют для синтеза пептидов длиной от 10 до 100 аминокислотных остатков, а менее дорогой жидкофазный (как и энзиматический) — для синтеза относительно коротких пептидов. Генноинженерные технологии являются методом выбора для синтеза относительно длинных пептидов. Попытки же крупномасштабного синтеза более коротких пептидов в настоящее время менее продуктивны.

Динамические аспекты применения биологически активных пептидов
Для выполнения своей биологической функции пептиды не обязательно должны проникнуть через стенку кишечника. Так, пептиды с аноректическими свойствами выполняют свою функцию на стенке желудка или кишки, где они связываются с опиоидными и гормональными рецепторами, индуцируя чувство насыщения. Другие пептиды (например, некоторые пептиды, обладающие антиканцерогенными свойствами) могут выполнять свою функцию непосредственно в просвете желудочно-кишечного тракта — например, абсорбируя канцерогенные факторы. В то же время другие биологические функции требуют проникновения пептидов через стенку кишечника и их транспортировки в органы-мишени. Произведенное в экспериментах на лабораторных животных изучение кинетики пептидов, выделенных из белков молока, показало, что биологически активные пептиды могут присутствовать в просвете кишечника даже после обработки панкреатическими ферментами. Эти наблюдения свидетельствуют о том, что такие пептиды могут всасываться. Более того, пептиды всасываются более эффективно, чем свободные аминокислоты. Именно поэтому в клинической практике рекомендуется применение пептидов у больных, страдающих алиментарной дистрофией или проблемами с перевариванием белков. Позже было показано, что пептиды — продукты переваривания молока и йогурта в желудочно-кишечном тракте человека — способны поступать в кровоток. В данном случае в плазме крови были обнаружены два длинных пептида — к-казеингликопептид и пептид, выделенный из N-конца Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 αs1-казеина.

Продукты животного происхождения как источник биологически активных пептидов

Молочные продукты
Спектр биологической активности белков и пептидов молока

Молоко является особо важным источником биологически активных пептидов. Последние находятся в составе как казеина ( Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 αs, Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 β, к и у-казеина), так и белков сыворотки ( Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 α-лактальбумина, ( Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 β-лактоглобулина, лактоферрина и иммуноглобулинов) и могут быть высвобождены в ходе гидролиза собственными ферментами пищеварения или ферментами микроорганизмов. Биологически активные пептиды были обнаружены в молоке, ферментированном разнообразными молочнокислыми бактериями. Фактически же наличие биологически активных (то есть функциональных) белков в составе грудного молока известно в течение более чем полувека. Действительно, пищеварительная система новорожденных детей является физиологически незрелой. В результате новорожденные дети вынуждены полагаться на получение большинства групп биологически активных белков с молоком матери. Среди таких белков следует указать иммуноглобулины (IgG1, IgG2, IgA и IgM), ферменты (такие как лизоцим и лактопероксидаза), белки, связывающие железо (лактоферрин и трансферрин), факторы роста (эпидермальный (EGF),трансформирующий (TGFp), сходный с инсулином (группа IGF)), гормоны (гормон роста) и нейропептиды (нейротензин, вещество Р, соматостатин, вазоактивный кишечный пептид).

Содержащиеся в молоке функциональные белки обладают широчайшим спектром биологической активности. Так, содержащиеся в молоке и молозиве многочисленные факторы роста играют важнейшую роль в росте и развитии организма новорожденных. Некоторые из этих факторов (EGF, TGFp, IGF-I, IGF-II) являются необходимыми для пролиферации и дифференцировки специфических типов клеток, включая как клетки органов ЖКТ, так и других систем (включая ЦНС). Отдельно необходимо указать роль факторов роста в процессах клеточной репарации и формирования иммунитета. Все эти функции обеспечиваются способностью факторов роста влиять на процессы синтеза ДНК, транскрипции РНК и синтеза белка. Диеты, обогащенные определенными факторами роста, рекомендуются, в частности, при болезни Крона (TGF(3), лучевых энтеритах и мукозитах (IGF-I). Содержащиеся в молоке и молозиве иммуноглобулины (устойчивые к воздействию желудочных ферментов) оказывают защитное действие, подавляя агглютинацию и адгезию патогенных бактерий к поверхности эпителиальных клеток, осуществляя нейтрализацию токсинов и инактивацию вирусов IgA, содержащийся как в молоке, так и в молозиве, особенно важен — именно он обеспечивает формирование пассивного иммунитета у новорожденных, так как их собственный интестинальный барьер не обладает достаточной степенью зрелости IgM в то же время является наиболее эффективным в отношении нейтрализации вирусов и подавлении бактериальной агглютинации (IgM защищает организм от патогенных грамотрицательных бактерий). В настоящее время производятся попытки увеличить содержание иммуноглобулинов в диетических молочных продуктах за счет иммунизации тельных коров против определенных видов инфекции. Предполагается, что такие продукты можно будет исполь¬зовать в терапии соответствующих болезней.

Связывающие железо белки молока
Молоко является важнейшим источником белков, способных обратимо связываться с железом, — а именно лактоферрина и лактотрансферрина. Эти белки обладают выраженной антимикробной активностью; считается, что их антимикробное действие основано на нескольких независимых механизмах, таких как секвестрация железа, препятствующая его использованию бактериями, изменение свойств стенки желудочно-кишечного тракта и стимуляция как роста лимфоцитов, так и фагоцитоза бактерий клетками моноцитарно-макрофагального ряда. Последние из этих свойств предположительно основаны на способности лактоферрина связываться с широким спектром клеток, несущих специфический для него рецептор. Кроме того, известно, что лактоферрин способен дезактивировать и разрушать бактериальные белки, необходимые бактериям для колонизации. Интересно, что, например, дополнение традиционной антибиотикотерапии приемом коровьего лактоферрина увеличивает ее эффективность по отношению к Helicobacter pylori. Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 Лактоферрин также стимулирует рост клеток кишечника и непатогенной кишечной флоры. Кроме того, он продемонстрировал способность эффективно подавлять репликацию патогенных вирусов, включая ВИЧ, цитомегаловирус, вирусы гепатита С и герпеса (тип I). Ряд проводимых в течение последних нескольких лет клинических испытаний позволил установить эффективность лактофер­рина в терапии вирусного гепатита С: его прием эффективно снижал титр вирусной РНК в плазме крови боль­ных и уровни аланиновой трансаминазы (АЛТ). Что касается иммуномодулирующей активности лактоферрина, считается, что она осуществляется посредством двух механизмов: подавлением продукции цитокинов (например, фактора некро­за опухолей а или интерлейкина 1b), либо связыванием с липидами бакте­риальных липополисахаридов (ЛПС) и с короткими одноцепочечными сегментами ДНК (олигонуклеотидами), содержащими неметилированные последовательности цитозина и гуанина (CpG-мотивы). Первый механизм основан на наличии ре­цепторов лактоферрина на мембране моноцитов, лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов и эпителиальных клеток, что (как предполагается) позволяет белку прямо влиять на продукцию в них цитокинов. Второй механизм основан на стимуляции им специфи­ческих макрофагальных рецепторов (так называемых толл-рецепторов). Оказывает лактоферрин и локальное воздействие, подавляя местные (в том числе и имеющие аллергическую природу) воспалительные реакции в коже, на чем и основано его применение в ряде косметических препаратов. Эксперименты на живот­ных показали, что при пероральном применении лактоферрин активен и в отношении воспаления стенки кишеч­ника. Целый ряд исследований был Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 обращен к еще одной области биологической активности лактоферрина — антиканцерогенной. Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Доказано, что лактоферрин коровьего молока подавляет как рост опухолей, так и формирование метастазов. При пероральном приеме лабораторными животными он подавляет развитие опухо­лей пищевода, прямой кишки, легких и мочевого пузыря. Возможно, механизм его действия основан на стимуляции иммунитета, сопровождающейся усилением продукции интерлейкина 18 (ИЛ-18), что в свою очередь усиливает антиканцерогенные свойства Т-лейкоцитов и НК-клеток (натуральных (естественных) киллеров). Часть антиметастатического эффекта лактоферрина может быть основана и на продукции этими клетками гуморальных факторов, синергично с ИЛ-18 подавляющих ангиогенез. Следует признать, что точный механизм антиканцероген­ной активности лактоферрина в настоящее время неясен. В то же время уже существуют указания на то, что помимо задействования перечисленных выше опосредованных ме­ханизмов он способен селективно индуцировать в клетках опухолей апоптоз путем связывания со специфическими рецепторами.

 

Биологически активные белки и пептиды сыворотки молока 

Отдельную группу составляют биологически активные белки и пептиды сыворотки молока. Известно, что сыворотка молока обладает антиоксидантными и иммуномодулирующими свойствами. Принято считать, что подобная активность связана с высоким содержанием в сыворотке белков, богатых цистеином: такие белки играют роль в син­тезе глутатиона — одного из важнейших эндогенных внутри­клеточных антиоксидантов. Глутатион также необходим для активации и пролиферации клеток иммунной системы, в особенности лимфоцитов и Т-лейкоцитов. В течение не­скольких последних лет производятся попытки дополнить белками сыворотки традиционную фармакотерапию по поводу вирусных гепатитов В и С, и даже СПИД (в патоге­незе которых играет роль недостаточность глутатиона). Более того, как доказано в экспериментальных исследова­ниях на животных и in vitro, белки сыворотки обладают и некоторыми антиканцерогенными свойствами. Вероятно, это обусловлено аналогичным механизмом: увеличением синтеза глутатиона с соответствующей стимуляцией им­мунитета и антиоксидантной активности. Глутатион также является субстратом двух семейств ферментов — Se-зависимых глутатионпероксидаз и глутатионтрансфераз. Эти ферменты играют важную роль в системах защиты организма от мутагенных и канцерогенных факторов. Часть антиканцерогенных свойств сыворотки молока может быть обусловлена и их способностью связывать железо: известно, что железо может действовать как мутагенный фактор. Антиканцерогенная активность сыворотки подтверждается и тем, что ее прием стимулирует эндогенную Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 продукцию соматостатина — известного антипролиферативного фактора, роль которого, в частности, доказана для рака толстой кишки.
Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Условия высвобождения биологически активных пептидов 

 Следует особо обратить внимание читателей на то, что некоторые упомянутые выше биологически активные белки осуществляют свое действие не непосредственно, а вслед­ствие высвобождения биологически активных пептидов. Спектр физиологической активности выделенных из молока биологически активных пептидов весьма широк. Выделяе­мые из а- и (3-казеина и лактоферрина пептиды (такие как Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 β-казокинины, казоморфины (казеоморфины), экзорфин а-казеина, казеинофосфопептиды и лактоферрицин) де­монстрируют антигипертензивные и иммуномодулирующие свойства, антимикробную, минералсвязывающую, анти-тромботическую и опиоидную активность. На выделение содержащихся в молоке биологически активных пептидов значительное действие оказывают условия обработки молока. Активность выделенных пептидов прямо зависит от типа использованных для ферментации бактериальных культур и достигнутой степени протеолиза. Адекватный протеолиз способствует высвобождению биологически активных пептидов, но когда он превышает определенный лимит, активность последних снижается. Молочные про­дукты с низким уровнем протеолиза (например, йогурт и свежие сыры) имеют низкую активность в отношении по­давления ангиотензинконвертирующего фермента (АКФ). В то же время выдержанные сыры обладают более высокой активностью в отношении АКФ. Лактоферрицин (ЛФцин) является продуктом гидролиза лактотрансферрина: он обладает антимикробной, противовирусной и иммуномо-дулирующей активностью, причем более значительной, чем у самого лактоферрина. Показательно, что спектр механизмов его действия является более широким, чем у лактоферрина: так, лактоферрицин способен ингибировать свободные цитокины, включая интерлейкин б (ИЛ-б). Про­никая через клеточные мембраны и связываясь с ядерной ДНК, лактоферрицин может действовать как фактор транс­крипции, модулируя действие прочих противовирусных и антимикробных факторов. Аналогично лактоферрину, лактоферрицин обладает и антиканцерогенной, а также антиметастатической активностью. Предполагается, что он воздействует на митохондрии раковых клеток через стимуляцию продукции активных форм кислорода (АФК).
Сыворотка же содержит казеинмакропептиды (гли-комакропептиды) — гликозилированные макропептиды, выделяемые из к-казеина. Эти соединения препятствуют адгезии бактерий на клетках кишечника и осуществляют противовоспалительное действие. Как и ряд других выделенных из к-казеина соединений (казеинфосфопепти-дов), казеинмакропептиды в настоящее время применяются Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 как компоненты лечебной зубной пасты. Казеинфосфопептиды заслуживают отдельного упоминания как вещества, способные подавлять рост кариогенных бактерий. В целом же как казеинмакропептиды, так и казеинфосфопептиды подавляют деминерализацию зубной эмали и способству­ют ее реминерализации. Последние также способствуют усвоению фосфора. Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Интересно, что существуют уже трансгенные коровы, молоко которых содержит человеческий лактоферрин. Не касаясь в данном контексте этических аспектов и вопросов биологической безопасности, можно предполагать, что использование такого молока в пищу окажет благотвор­ный эффект при целом ряде патологических состояний у человека.

Гипохолестеринемические и антиканцерогенные пептиды 

Были идентифицированы и выделяемые из молока пеп­тиды, обладающие гипохолестеринемической активностью. Среди них — выделенный из триптического гидролизата β -лактоглобулина пентапептид Иле-Иле-Ала-Глу-Лиз (рис. 2).   Этот короткий пептид продемонстрировал спсобность несколько снижать уровень хлестерина в плазме крови и ткани печени.
Механизм его действия основывается на подавлении мицеллярной растворимости холестерина. Следует напомнить читателю и о «буме» последних лет, вызванном обнаружением в коровьем и человеческом грудном молоке белков — производных α-лактальбумина, — обладающих ярко выраженной активностью в отношении злокачественных опухолей (BAMLET и HAMLET; аббревиатуры образованы от «коровий» и «человеческий α-лактальбумин в уничтожающей опухоли модификации», соответственно). Предполагается, что механизм действия этих белков основан как на прямом подавлении пролиферативной активности клеток с низким уровнем дифференцировки,так и на «размывании» опухолей за счет ослабления межклеточных связей.

 Антигипертензивные и антитромботические пептиды
Следующей (и довольно значительной) группой выделяемых из молока биологически активных пептидов являются пептиды с антигипертензивными и антитромботическими свойствами. Механизм действия первых основан на ингибировании АКФ — неспецифической дипептидилкарбоксипептидазы, играющей ключевую роль в регуляции давления в системе кровообращения путем модуляции ренин-ангиотензиновой системы (РАС). Конвертируя декапептид ангиотензин I в являющийся мощным вазоконстриктором октапептидангиотензин II, АКФ повышает давление в крове¬носных сосудах. Поэтому подавление активности АКФ имеет антигипертензивный эффект. Антигипертензивные пептиды могут быть выделены из казеинов (казеокинины) и белков сыворотки (лактокинины). К первым, в частности, относятся сс51-казокинин-5 (Фен-Фен-Вал-Ала-Про) и (β -казокинин-7 (Ала-Вал-Про-Тир-Глн-Арг), а ко вторым — α- и β-лактор-фин (Тир-Гли-Лей-Фен и Ала-Лей-Фен-Мет-Гис-Иле-Арг, соответственно). В ряде исследований было успешно показано, что прием содержащих пептиды-ингибиторы АКФ гидролизатов белков молока или ферментированных молочных продуктов может приводить у людей к снижению показателей артериального давления. К настоящему времени на рынке появились обогащенные такими пептидами молочные продукты: в частности, выпускаемый в Японии «Лактотрипептид», содержащий смесь выделенных из белков молока трипептидов Вал-Про-Про и Иле-Про-Про с антигипертензивными свойствами. Антитромботическим же эффектом обладают пептиды упомянутой уже выше группы казеинмакропептидов, выделяемых из κ-казеина. Предполагается, что структурное сходство этих пептидов с γ-цепью фибриногена позволяет им связываться с рецепторами последнего, подавляя, таким образом, агрегацию тромбоцитов. К пептидам с антитромботическими свойствами относятся, в частности, казоплателин (Мет-Ала-Иле-Про-Про-Лиз-Лиз-Асн-Глн-Асп-Лиз) и пептиды Лиз-Асп-Глн-Асп-Лиз и Лиз-Арг-Асп-Сер-Глу-Арг-Лиз-Арг-Асп-Сер, выделенные из к-казеина и лактоферрина, соответственно.

Пептиды, активные в отношении функции ЖКТ.
 Из белков молока может быть также выделено значительное число пептидов, биологическая активность которых связана с функцией пищеварительной системы. Механизм действия последних основан на их опиоидной активности. К последним относят группу экзорфинов — пептидов, выделяемых из α- и β -казеинов (в частности, содержащий 7 аминокислотных остатков αs1-казеин-экзорфин), а также производные β-лактоглобулина например, (β -лакторфин (амидный), имеющий следующую структуру: Тир-Лей-Лей-Фен-NH2. Связываясь с опиоидными рецепторами, эти пептиды действуют как экзогенные модуляторы перистальтики, проницаемости кишечного эпителия и секреции гормонов кишечника. β-Казоморфины способны усиливать всасывание воды и электролитов, а также подавлять перистальтику. Предполагается, что механизм их действия основан на местном эффекте, то есть всасывание этих пептидов не является обязательным для осуществления их биологического действия. Именно поэтому такие пептиды вызывают значительный интерес в качестве потенциального средства терапии диарей. Другие пептиды, являющиеся агонистами опиоидных рецепторов, способны влиять на всасывание питательных веществ, подавлять желудочную секрецию, а также стимулировать секрецию инсулина и соматостатина. Некоторые из них способны также воздействовать на чувство насыщения и механизм терморегуляции. Существуют сведения, что некоторые выделяемые из белков молока пептиды являются антагонистами опиоидных рецепторов. Среди пептидов с подобной активностью известны выделяемый из лактоферрина пептид лактоферроксин А (Тир-Лей-Гли-Сер-Гли-Тир-ОСН3), а также выделяемые из к- и αs1-изоформ казеина, соответственно, пептиды казоксин С (Тир-Иле-Про-Глн-Тир-Вал-Лей-Сер-Арг) и казоксин D (Тир-Вал-Про-Тир-Про-Про-Фен). В то же время следует указать, что выделяемые из белков молока пептиды обладают преимущественно агонистической в отношении опиоидных рецепторов активностью. Обладают активностью в отношении деятельности ЖКТ и казеинмакропептиды: способность воздействовать на секрецию холецистокинина позволяет им регулировать панкреатическую секрецию и влиять на опорожнение желудка.

Яйцо
Обработка овальбумина яйца химотрипсином и пепсином позволяет выделить несколько пептидов, способных подавлять активность АКФ и обладающих вазодилататорными свойствами. Подобные свойства демонстрируют, в частности, пептиды RADHPF (для расшифровки индексов пептидов см. Наша справка) (Арг-Ала-Асп-Гис-Про-Фен) и FRADHPFL (Фен-Арг-Ала-Асп-Гис-Про-Фен-Лей). Хотя оба этих пептида выделяются из одного и того же участка аминокислотной последовательности овальбумина (аминокислоты 359-364 RADHPF и 358-365 FRADHPFL, соответственно), предполагается, что их вазодилататорные свойства основываются на разных механизмах действия.
Следует упомянуть, что, как и молоко, яйцо является важнейшим источником белков, в данном случае — овотрансферрина, способных обратимо связываться с железом. Овотрансферрину, как и аналогичным белкам молока, присуща активность по отношению к бактериям и вирусам. В частности, он оказался эффективен в отношении болезни Марека — вирусиндуцированного онкологического заболевания, не встречающегося у человека, но чрезвычайно опасного для птиц. Аналогично лактотрансферрину молока, овотрансферрин яйца осуществляет свое действие не непосредственно. Высвобожденный из него в ходе гидролиза ферментами пищеварительного тракта так называемый «пептид А», состоящий из 92 а. о. (он же известен и как ОТАП-92), обладает той же активностью. Еще одним содержащимся в яйце белком с выраженной антимикробной активностью является лизоцим (N-ацетилмурамидглюкангидролаза). Этот белок способен инактивировать значительное число типов микроорганизмов за счет связывания с бактериальной стенкой и нарушения связей между N-ацетилмурамовой кислотой и N-ацетилглюкозамином. Однако часть антимикробных свойств лизоцима основана на механизме, не связанном с его каталитическими свойствами, а именно — на стимуляции макрофагального фагоцитоза. Важно указать, что этот белок содержится и в молоке, но его количество в коровьем молоке, по сравнению с человеческим грудным, существенно меньше. Вследствие этого основным источником лизоцима в диете взрослых является именно яйцо. Эффективность модифицированного лизоцима была показана, в частности, в терапии инфекционных заболеваний мочевого пузыря. Его антимикробные свойства в настоящее время используются в целом ряде продуктов, имеющих отношение к гигиене полости рта, — зубной пасте, жевательной резинке, полосканиях для рта. Как и во многих других случаях, энзиматический гидролизат лизоцима яйца обладает более выраженной антимикробной активностью, чем интактный лизоцим. К настоящему времени идентифицированы по крайней мере два выделенных из лизоцима пептида (длиной 11 и 7 а. о., соответственно), обладающих антимикробной активностью. Ряд работ был посвящен иммуномодулирующим свойствам лизоцима. Было установлено, что иммунотерапия, схема которой включает прием лизоцима, является сравнительно более эффективной в отношении хронических синуситов и бронхитов. Более того, лизоцим модулирует иммунный ответ (как клеточный, так и гуморальный) не только у страдающих хроническим синуситом и бронхитом больных, но и у больных онкологическими заболеваниями, развитие которых связано со снижением уровня иммунитета. Предполагается, что подобный эффект лизоцима связан как со стимуляцией им фагоцитоза, так и с гидролизом пептидогликанов — вспомогательных факторов иммунитета. Обладает лизоцим и антиканцерогенной активностью, что доказано в экспериментах, проводимых in vitro. Кроме того, его пероральный прием приводит к подавлению формирования и роста опухолей.

Мясо, рыба и морепродукты
Куриное мясо является источником антигипертензивных пептидов. Так, например, его обработка ферментом термолизином приводит к высвобождению двух коротких пептидов с подобными свойствами: Иле-Лиз-Три и Лей-Лиз-Про. Источником биологически активных пептидов являются также мясо промысловых рыб различных пород (сардины, тунец, макрель), их кожа (аляскинская сайда) и другие морепродукты. Используя различные ферменты, из ткани рыб выделяют такие пептиды, как Лей-Лиз-Про-Асн-Мет (получают обработкой мяса макрели термолизином) и другие. Технология получения биологически активных пептидов разнится в ряде случаев не менее, чем сам спектр их биологической активности. Аналогично гидролизату белка соевых бобов, гидролизат белка рыб обладает способностью снижать уровень холестерина плазмы крови. Кроме того, гидролизат белка рыб изменяет соотношение между различными фракциями холестерина, и предполагается, что вследствие этого он и оказывает кардиопротективный эффект.

Продукты пчеловодства
Маточное молочко (высокообогащенный белком продукт жизнедеятельности пчел) также является ценным источником пептидов, подавляющих активность АКФ. Как цельное маточное молочко, так и отдельные его белки не обладают такими свойствами. Однако последовательная обработка белков маточного молочка пепсином, трипсином и химотрипсином приводит к появлению у продуктов их гидролиза способности подавлять активность АКФ. В эксперименте на крысах со спонтанной гипертензией даже однократный пероральный прием гидролизата маточного молочка приводил к значительному снижению систолического артериального давления. Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Фракционирование гидролизата маточного молочка позволило к настоящему времени идентифицировать по крайней мере 9 пептидов, обладающих подобной активностью.

Продукты растительного происхождения 

Соя, шпинат, пшеница, кукуруза, рис, ячмень, гречиха и подсолнечник являются распространенными источ­никами биологически активных пептидов. При помощи ферментативного гидролиза и последующего ультрацен­трифугирования (используются также катионообменные смолы) эти пептиды могут быть выделены из растительных продуктов. Обладая разным аминокислотным составом, они осуществляют свои функции в широком спектре биологических активностей. Интересно отметить, что в зависимости от исходного белкового продукта, исполь­зованного фермента и техники выделения полученные пептиды обладают разными биологическими свойствами. В обзорной литературе можно найти описание нескольких десятков пептидов, свойства которых разнятся от антиоксидантных и антиканцерогенных до антигипертензивных и иммуностимулирующих. Так же различается их длина: в частности, приведены многочисленные примеры коротких пептидов, выделенных из зерен гречихи, в том числе дипептидов, способных подавлять активность АКФ. Отдельно можно выделить несколько опиоидных пептидов с установленной структурой: так, продукт ферментативной обработки глютена пшеницы (тетрапептид Гли-Тир-Про-Тре) имеет структуру, совпадающую со структурой эндо­генного опиоидного пептида экзорфинаА5. Опиоидной активностью обладают и пептиды рубиско (сокращенное название D-рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы, ключевого фермента фотосинтеза), выделенного из шпината. Авторы также обращают внимание читателей на то, что в составе пептидов широко представлен пролин; согласно некоторым источникам, это придает пептидам устойчивость к протеолизу.

Анализ аминокислотных последовательностей известных биологически активных пептидов в базах данных (в первую очередь в уже упоминавшейся выше «BIOPEP») позволил установить, что белок риса проламин является основным из важнейших источников антигипертензивных пептидов. Многочисленные короткие пептиды (ди- и трипептиды), спо­собные подавлять активность АКФ, обнаруживаются также в продуктах гидролиза α-зеина, одного из белков кукурузы. В то же время белки гречихи обладают подобной ак­тивностью даже в негидролизованном состоянии, а после обработки пепсином, химотрипсином и трипсином она значительно увеличивается (среди активных в отношении АКФ пептидов гречихи было идентифицировано несколько коротких ди- и трипептидов). Среди пептидов, выделяемых из триптического гидролизата белка риса и соевых бобов, представлено довольно значительное число пептидов с иммуномодулирующими свойствами. Неспецифическим ме¬ханизмом, при помощи которого они модулируют иммунный ответ, является стимуляция выработки супероксиданиона (02, одной из АФК).

Заключение

Пищевые продукты являются важнейшим источником биологически активных белков и пептидов, обладающих широчайшим спектром уникальных биологических свойств — антибактериальных и противовирусных, антихолестеринемических и антигипертензивных. Поступающие в пищеварительный тракт белки и пептиды обладают разными (нередко значительно отличающимися друг от друга) механизмами действия, а их мишенями являются как субстраты пищеварения и клетки эпителия ЖКТ, так и многие другие типы клеток в других органах и тканях. Следует особо отметить, что сам факт, что биологически активные пептиды генерируются в ходе протеолитической обработки исходных белков (которые обычно имеют собственную функцию) позволяет рассматривать такие белки как многофункциональные. В настоящее время сложно утверждать, что свойство многофункциональности присуще всем или почти всем белкам, но не вызывает сомнений тот факт, что список содержащихся в обычных пищевых продуктах известных биологически активных белков и пептидов непрерывно растет. Расширяется и наше представление о механизмах их действия. В течение нескольких последних лет на рынке появились варианты новых пищевых продуктов и биологически активных добавок, обогащенных биологически активными белками и пептидами. Эти продукты     могут применяться как в качестве дополнения к традиционной терапии определенных патологических состояний, так и для профилактики в группах с повышенным риском развития этих заболеваний. Представляется логичным, что по мере прогресса биотехнологии список подобных продуктов и спектр показаний к их применению будет постепенно расширяться.


Косметика & медицина 3/2007г.