猪皮胶原蛋白水解物及其消化后肽段的血管紧张素转换酶抑制活性与抗肥胖效应研究

本研究探讨了猪皮胶原蛋白水解物（PSCH）及其肽段在模拟胃肠道消化前后对血管紧张素转换酶（ACE）的抑制活性及降低脂肪细胞脂质积累（LAA）的能力。研究发现，消化后<1 kDa肽段（FDH）能显著抑制ACE并减少71%的LAA，鉴定出9种潜在ACE抑制肽（如GAXGPXGPQ），为抗肥胖辅助治疗提供了新策略。

　　

肥胖已成为全球性的健康挑战，它不仅影响外观，更与多种代谢性疾病密切相关。在肥胖的发生发展中，脂肪细胞的过度脂质积累（Lipid Accumulation in Adipocytes, LAA）是关键环节。同时，肾素-血管紧张素系统（Renin-Angiotensin System, RAS）在调节血压和代谢平衡中扮演重要角色，其关键酶——血管紧张素转换酶（Angiotensin-Converting Enzyme, ACE）的活性与肥胖及相关并发症存在关联。因此，寻找能够有效抑制ACE活性并减少脂质积累的天然活性物质，成为营养学和预防医学领域的一个研究热点。食品源性的生物活性肽，因其潜在的高活性和安全性，备受关注。猪皮作为肉类加工的副产物，是胶原蛋白的丰富来源。其水解后产生的胶原蛋白肽是否具有ACE抑制（ACE inhibitory activity, ACEi）和抗肥胖潜力，尤其是在经历人体胃肠道消化后其活性是否能够保持，是研究人员亟待解答的问题。

为解决上述问题，由Julio A. González-Noriega、Martín Valenzuela-Melendres、Adrián Hernández-Mendoza、Humberto Astiazarán-García、Thalia Islava-Lagarda、Orlando Tortoledo-Ortiz、Ana L. De La Garza-Hernández、Samaria L. Gutierrez-Pacheco、Andrés Alvarez-Armenta、Emmanuel Ríos-Castro、José A. Huerta-Ocampo和E. Aída Pe?a-Ramos组成的研究团队，以猪皮胶原蛋白水解物（Porcine Skin Collagen Hydrolysate, PSCH）为研究对象，开展了一项深入探索，其研究成果发表在《Journal of Proteome Research》上。

本研究主要采用了以下关键技术方法：首先，对PSCH进行超滤分离，获得不同分子量（<1 kDa, 1-3 kDa, 3-5 kDa, 5-10 kDa）的肽段组分（Peptide Fractions, PF）。其次，通过体外模拟胃肠道消化（in vitro gastrointestinal digestion）模型，处理PSCH及其肽段组分，获得消化后的样品。核心分析技术包括：利用体外生化分析法测定样品对ACE的半抑制浓度（IC₅₀）以评估ACEi活性；使用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术结合同源数据库搜索对活性肽段进行鉴定；采用分子对接（Molecular Docking）模拟潜在活性肽与ACE活性位点腔及Zn (II)离子的相互作用。最后，在细胞水平，使用小鼠3T3-L1前脂肪细胞（Preadipocytes）模型，诱导其分化为成熟脂肪细胞，并通过添加消化后的肽段组分，评估其对细胞脂质积累的减少效果。

研究结果

ACE抑制活性在消化前后的变化

研究发现，在模拟胃肠道消化之前，分子量<1 kDa的肽段组分（PF4）表现出最强的ACE抑制活性，抑制率高达85.45%，显著高于未分离的PSCH（53.54%）。然而，经过消化后，所有样品的ACE抑制活性均发生改变。消化后的PF4（DPF4）其IC₅₀值从124.49 μg/mL升高至204.56 μg/mL，表明抑制活性有所下降。而直接从消化后的总水解物中分离出的<1 kDa组分（FDH）的ACE抑制活性最低，IC₅₀值为313.81 μg/mL。这一结果提示，胃肠道消化过程会显著影响肽段的ACE抑制能力，且消化后不同来源的肽段组分其活性存在差异。

潜在ACE抑制肽的鉴定与分子对接分析

通过LC-MS/MS技术，研究人员从活性组分中鉴定出多种肽段序列，并将其与已知的ACE抑制肽进行比对。进一步通过分子对接分析，发现有9种肽段被预测为潜在的ACE抑制剂。这些肽段能够与ACE酶的活性中心空腔发生稳定的相互作用，其中，序列为GAXGPXGPQ和GPPGPA的两种肽段显示出尤为突出的对接潜力。关键的相互作用模式包括与ACE活性中心的Zn (II)离子配位，以及与酶蛋白口袋内的氨基酸残基形成氢键等。这从理论上解释了这些肽段可能具有高效抑制活性的结构基础。

肽段组分对脂肪细胞脂质积累的影响

在细胞功能实验中，研究人员评估了消化后肽段组分的抗肥胖潜力。当在3T3-L1前脂肪细胞分化过程中加入600 μg/mL的FDH时，可惊人地减少71%的脂质积累。相比之下，DPF4的效果较弱，仅减少45.5%的LAA。当将消化后的肽段组分添加到已经分化成熟的脂肪细胞中时，FDH和DPF4均能诱导脂质积累的减少，减少幅度在22%至39%之间，且两者之间没有统计学上的显著差异。这表明，尽管FDH和DPF4在作为ACE抑制剂的效力上有所不同，但它们在减少成熟脂肪细胞脂质储存方面具有相似的潜力。

结论与讨论

本研究系统地评估了猪皮胶原蛋白水解物及其肽段组分在模拟人体消化前后生物活性的变化。研究结论表明，猪皮胶原蛋白肽确实具有ACE抑制和减少脂肪细胞脂质积累的双重潜力。特别值得注意的是，经过胃肠道消化后，其抗肥胖效应依然存在，这为将其开发为功能性食品或抗肥胖辅助剂提供了重要的实验依据。虽然消化过程改变了肽段的组成和ACE抑制活性，但消化后产生的特定肽段（如FDH中的成分）在细胞模型中展现出强大的减少脂质积累的效果。通过先进的质谱技术和生物信息学分析鉴定出的多个潜在ACE抑制肽（如GAXGPXGPQ和GPPGPA），为后续研究其具体作用机制和构效关系指明了方向。

该研究的重要意义在于，它不仅验证了食品加工副产物（猪皮）的高值化利用途径，更重要的是揭示了胶原蛋白肽在经过复杂消化环境后仍能保持其生物活性的特性。研究结果提示，这些肽段的抗肥胖作用可能不完全依赖于其ACE抑制能力强弱，或许存在其他独立于ACE抑制的通路在发挥作用，这为未来深入探索其分子机制开辟了新的视角。综上所述，这项研究为开发基于胶原蛋白肽的、具有抗肥胖（Antiobesogenic）效应的天然功能性食品提供了坚实的科学支撑，具有重要的理论价值和良好的应用前景。