用Limosilactobacillus fermentum LBF 433和Lacticaseibacillus casei LBC 237共同培养发酵得到的牛奶作为安全抗炎肽的来源：从肽组学到体内免疫效应

《International Dairy Journal》：Milk fermented with Limosilactobacillus fermentum LBF 433 and Lacticaseibacillus casei LBC 237 in co-culture as a source of safe anti-inflammatory peptides: From peptidomics to in vivo immune effects

抗炎生物活性肽的共发酵生产及作用机制研究：采用L. casei和L. fermentum共发酵全乳，通过质谱分析鉴定730种肽，筛选出10种安全有效的候选肽。分子对接显示6种肽能结合COX-2关键催化位点（Arg120、Tyr355、Tyr385、Ser530），动物实验证实其可显著提升犬猫血清IgA/IgG水平，且无溶血或生化异常。

　　本研究聚焦于通过乳酸菌的共培养发酵全乳，生成具有抗炎活性的生物活性肽。在这一过程中，科学家们利用了两种乳酸菌：**L. casei** LBC 237 和 **L. fermentum** LBF 433。通过对发酵产物进行纳米液相色谱-质谱（NanoLC-MS/MS）分析，研究团队成功鉴定了730种肽，并进一步通过肽组学分析和计算机模拟筛选，评估了它们的抗炎潜力。研究结果显示，这些肽在分子量、疏水性、等电点和氨基酸组成等方面表现出特定的特征，其中分子量在971.09至1835.19 Da之间、疏水性适中（约50%）的肽与某些选择性COX-2抑制剂在结构上具有相似性。

在进一步的分析中，研究团队发现这些肽的N端富含疏水性氨基酸，而C端则含有较多的碱性氨基酸，这种结构特征可能有助于它们与COX-2酶的结合，从而发挥抗炎作用。为了筛选出具有抗炎活性且安全的肽候选物，研究者依据计算机模拟预测的毒性、溶血潜力和致敏性，优先选择了10种肽。这些候选肽随后被用于分子对接分析，以评估它们与人类COX-2两种结构模型（活性形式和阿司匹林乙酰化形式）的结合能力。结果显示，有6种肽能够与COX-2的关键催化残基（如Arg120、Tyr355、Tyr385和Ser530）发生相互作用，这表明它们可能通过竞争性抑制作用影响COX-2的活性。

为了验证这些肽在体内的效果，研究团队在犬和猫模型中进行了实验。实验结果显示，这些肽能够显著提高血清中的IgA和IgG水平，同时不会引起血液学或生化指标的异常变化，进一步支持了发酵产物的安全性和免疫调节潜力。这些发现不仅为未来的体外研究和临床试验提供了基础，也表明了通过乳酸菌发酵生成的天然生物活性肽在抗炎方面的潜力。

炎症是一种基本的生理反应，是机体应对有害刺激的重要机制，对免疫防御和组织修复具有重要作用。然而，当炎症反应失控时，它会导致多种慢性疾病的发病，如类风湿性关节炎、动脉粥样硬化、代谢综合征和炎症性肠病等。这些疾病通常伴随着促炎细胞因子的过度产生，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素（IL-6、IL-1β），这些细胞因子维持了炎症信号通路的持续激活。值得注意的是，慢性炎症被认为是多种非传染性疾病的共同基础机制，构成了21世纪全球健康的重要挑战。

为了应对这一挑战，科学家们一直在寻找更安全的抗炎治疗方法。传统的抗炎药物，如非甾体抗炎药（NSAIDs）和皮质类固醇，虽然在临床上广泛应用且有效，但长期使用可能会导致严重的副作用，包括心血管、肾脏和肝脏方面的并发症。因此，开发来自替代来源的抗炎药物成为科学界关注的重点。在这一背景下，功能性食品因其能够通过天然的生物活性化合物调节炎症反应而受到重视。这些食品不仅可以减少促炎细胞因子的产生，还能通过抑制炎症信号通路来缓解炎症反应。

乳制品发酵是功能性食品研究中的一个重要领域。乳酸菌在发酵过程中不仅能够改善乳制品的感官特性，还能将乳蛋白转化为具有免疫调节和抗炎潜力的生物活性肽。这些肽具有多种生理功能，包括抗氧化、抗高血压、抗炎和免疫调节等。在众多功能中，抗炎作用尤为关键，因为这些肽可以通过抑制关键的信号通路（如核因子κB和丝裂原活化蛋白激酶），降低促炎细胞因子的表达，以及抑制如COX-2等酶的活性，从而减弱炎症反应。

COX-2是炎症过程中一个重要的靶点，它负责生成促炎的前列腺素，这些物质会放大并维持炎症反应。COX-2的过度表达与多种炎症和自身免疫疾病的发生密切相关。因此，选择性COX-2抑制剂成为开发抗炎药物的重要方向。然而，长期使用这些抑制剂可能会导致心血管风险的增加，这限制了它们的临床应用。因此，来自食品发酵的生物活性肽，尤其是那些能够调节COX-2活性的肽，成为一种有前景的天然替代品。

这些肽可以通过两种方式影响COX-2的活性：一是通过竞争性结合COX-2的催化位点，二是通过表观遗传机制调节其表达。这两种作用方式为抗炎疾病的营养管理提供了新的策略。值得注意的是，这些肽通常表现出功能选择性，能够在不同的生理环境中以组织特异性的方式发挥作用，这增强了它们作为个性化治疗候选物的潜力。在这一背景下，食品的微生物发酵成为一种关键策略，不仅提升了感官质量，还促进了具有特定生理作用的生物活性化合物的形成。

乳酸菌在生物活性肽的生成中起着核心作用，尤其是通过其蛋白酶活性。**L. casei** 和 **L. fermentum** 是两种具有代表性的乳酸菌，它们不仅能够改善乳制品的感官特性，还能将乳蛋白转化为具有显著免疫调节和抗炎潜力的生物活性化合物。发酵过程可以增强这些功能分子的生物利用度，并支持肠道菌群的稳态，这对于免疫调节和炎症性疾病的预防至关重要。

**L. casei** 是一种广泛研究的乳酸菌，因其益生菌和免疫调节特性而被广泛应用于食品工业。它能够调节肠道菌群，刺激免疫反应，并减少促炎细胞因子的产生，从而增强肠道屏障功能。实验研究表明，**L. casei** 在代谢和肠道疾病模型中能够有效缓解炎症反应，这进一步突显了其在多种临床应用中的治疗潜力。而 **L. fermentum** 也是一种值得关注的乳酸菌，它能够在胃酸环境中存活，并定植于消化道，从而增强肠道屏障功能并调节免疫活动。在发酵过程中，**L. fermentum** 会产生生物活性肽和短链脂肪酸（SCFAs），如乙酸、丙酸和丁酸，这些物质共同作用于炎症的控制和肠道屏障的维持。

这两种乳酸菌的代谢产物在功能上具有互补性，支持了它们在共培养形式下协同作用的潜力，从而最大化和多样化生物活性化合物的生成。使用混合菌群作为发酵策略，因此成为一种有前景的方法，以增强发酵产品的有益效果。这些菌群之间的协同作用不仅能够增加生成的生物活性肽的多样性，还能提高细菌在消化道中的存活率，并增强免疫调节和抗炎效果。已有研究表明，益生菌共培养可以促进更高效的发酵，提高生物活性代谢物的产量，并改善食品的感官特性。此外，这些协同的微生物相互作用可能对所涉及菌株的基因表达谱产生积极影响，从而增强功能性生物活性化合物的合成。共培养还被证明能够提高对消化道压力的抵抗力，并增强免疫反应的调节能力。因此，使用益生菌共生体作为生物技术手段，成为开发具有优化治疗特性的功能性食品的有效方法。

本研究旨在通过 **L. casei**（LBC 237）和 **L. fermentum**（LBF 433）的共培养发酵全乳，鉴定和表征具有抗炎活性的生物活性肽。实验方法结合了肽组学分析、计算机模拟预测生物活性和COX-2抑制作用，以及在犬和猫模型中的体内评估。具体的研究目标包括：（i）通过分子对接评估肽的理化性质和与COX-2的结构兼容性；（ii）选择非毒性、非溶血性和非致敏性的肽候选物，同时具有良好的溶解性和膜相互作用特性；（iii）通过血清生物标志物（如IgA和IgG）研究免疫调节作用；（iv）通过血液学和生化分析评估配方的安全性。通过将计算预测与动物实验相结合，这项研究为功能性发酵乳制品的开发提供了科学依据，这些乳制品富含天然肽，并可能在免疫调节和炎症控制方面发挥重要作用。

研究过程中，科学家们使用了先进的分析技术，包括纳米液相色谱-质谱（NanoLC-MS/MS）和分子对接模拟。这些技术能够帮助研究人员更精确地识别和评估肽的理化性质及其与靶点的结合能力。在肽组学分析中，研究团队发现肽的氨基酸组成和分子量与抗炎活性的预测置信度密切相关。例如，肽的长度、平均分子量和疏水性被用来判断其抗炎潜力的高低。在高氨基酸残基数的肽（如19–23和24–28个残基）中，有100%的肽表现出高置信度的抗炎活性，尽管它们在整体数据集中所占比例较小。而在残基数较多的肽中，如14–18个残基的肽，同样显示出较高的抗炎潜力。

在计算机模拟中，研究团队评估了这些肽的毒性、溶血潜力和致敏性，确保所选候选肽在安全性方面具有优势。此外，研究人员还关注了这些肽在不同生理环境中的溶解性和膜相互作用特性，因为这些特性对于肽的生物利用度和功能表现至关重要。通过分子对接分析，研究者进一步确认了某些肽能够与COX-2的活性位点发生相互作用，从而支持其抗炎潜力。

在体内实验中，研究团队选择了犬和猫作为模型，因为它们与人类在生理和免疫反应方面具有较高的相似性。实验结果显示，这些肽能够显著提高血清中的IgA和IgG水平，这表明它们可能在免疫调节方面具有积极作用。同时，这些肽的使用并未引起血液学或生化指标的异常变化，进一步支持了其安全性。这一发现不仅为功能性发酵乳制品的开发提供了科学依据，也为未来的体外研究和临床试验奠定了基础。

通过结合计算预测与动物实验，这项研究展示了乳酸菌共培养发酵全乳在生成具有抗炎和免疫调节潜力的生物活性肽方面的潜力。这些肽的结构特征，如疏水性残基的分布和碱性残基的排列，可能有助于它们与COX-2的结合，从而发挥抑制作用。此外，这些肽的生成不仅依赖于乳酸菌的蛋白酶活性，还受到发酵条件的影响，如温度、pH值和培养时间。因此，优化这些发酵条件可能有助于提高肽的产量和活性。

研究团队还特别关注了肽的溶血潜力和致敏性，以确保所选肽在实际应用中不会引发不良反应。通过计算机模拟预测，研究人员能够提前评估这些潜在风险，从而选择更安全的肽候选物。此外，研究团队还对这些肽的溶解性和膜相互作用特性进行了分析，因为这些特性对于肽在体内的吸收和功能表现至关重要。这些分析结果为功能性食品的开发提供了重要的参考。

在这一研究中，科学家们不仅关注了肽的生成，还深入探讨了它们的生理功能和潜在机制。例如，研究团队发现某些肽能够通过抑制NF-κB和MAPK等关键信号通路，减少促炎细胞因子的表达，从而减弱炎症反应。此外，这些肽还可能通过调节COX-2的表达来影响炎症的进程。这些发现表明，生物活性肽在抗炎治疗中的潜力远不止于直接抑制COX-2的活性，而是能够通过多种机制协同作用，从而实现更全面的抗炎效果。

为了确保这些肽的生物利用度和有效性，研究团队还对发酵过程进行了优化。通过调整培养条件，如温度、pH值和培养时间，研究人员能够提高肽的产量和活性。此外，研究团队还评估了不同菌株在共培养条件下的相互作用，以确定它们是否能够协同促进生物活性肽的生成。这些分析结果为未来的发酵工艺优化提供了重要的指导。

总的来说，这项研究通过多学科方法，探索了乳酸菌共培养发酵全乳在生成具有抗炎和免疫调节潜力的生物活性肽方面的潜力。通过结合肽组学分析、计算机模拟和体内实验，研究团队不仅验证了这些肽的生物活性，还确保了它们的安全性。这些发现为功能性食品的开发提供了科学依据，同时也为未来的临床研究奠定了基础。通过这种研究方法，科学家们希望能够找到更安全、有效的抗炎治疗策略，以应对慢性炎症带来的健康挑战。