酪蛋白水解肽对D-半乳糖诱导衰老小鼠免疫衰老和炎症衰老的缓解作用

《Biology》：Casein Hydrolysate Peptides Attenuate Immunosenescence and Inflammaging in a D-Galactose-Induced Mouse Model of Aging

　　

中文摘要翻译 全球老龄化人口面临着生理功能衰退带来的日益沉重的负担。源自乳蛋白的生物活性肽因其生物活性而受到关注，但其针对衰老的系统性证据仍然有限。本研究在D-半乳糖（D-galactose）诱导的鼠类衰老模型中探究了酪蛋白水解物。经过为期八周的口服梯度剂量给药后，研究人员定量分析了系统性氧化应激（oxidative stress）标志物、炎症细胞因子（inflammatory cytokine）谱系、肝脏和脑组织病理学以及多项免疫能力参数。数据表明，酪蛋白肽以剂量依赖的方式抑制了脂质过氧化（lipid peroxidation），提升了内源性抗氧化酶（antioxidant enzyme）活性，并将细胞因子网络重新平衡至抗炎状态。同时，肽处理减轻了肝脏和脑部的组织损伤，恢复了胸腺和脾脏指数，使T细胞亚群分布正常化，并恢复了血清免疫球蛋白（immunoglobulin）水平。这些发现表明，口服酪蛋白水解肽制剂与改善D-半乳糖诱导衰老小鼠的氧化还原稳态（redox homeostasis）、炎症状态、组织完整性和免疫功能相关。这项工作为酪蛋白肽作为一种多靶点保护剂对抗年龄相关的生理衰退提供了机制见解，支持进一步探索其在衰老生物学中的治疗潜力。

论文解读文章

一、研究背景与研究目的

衰老是一个不可避免的生理过程，其特征是组织和器官功能的进行性衰退，并与神经退行性疾病和免疫缺陷等慢性疾病风险增加密切相关。全球人口老龄化趋势加速，给医疗保健系统带来了严峻挑战。目前公认的衰老九大特征中，氧化应激（oxidative stress）和免疫衰老（immunosenescence）是核心且相互关联的机制——氧化应激导致生物分子损伤，而免疫衰老则损害免疫应答，两者与慢性低度炎症形成恶性循环，共同加速衰老进程。

D-半乳糖（D-galactose）诱导的衰老动物模型因其简便、稳定以及与自然衰老的相似性而被广泛使用，其机制涉及晚期糖基化终末产物（AGEs）的积累、氧化应激的诱发和炎症反应的激活。虽然已有多种营养和药理学策略被探索用于缓解D-半乳糖诱导的衰老相关病理变化，但长期使用药物可能受限于安全性、成本和医疗监督需求。相比之下，来源于食物的生物活性成分可日常膳食摄入，提供一种相对温和且持续的营养策略。其中，来自乳蛋白尤其是酪蛋白（casein）的生物活性肽因其抗氧化、抗炎和免疫调节活性而备受关注。然而，现有研究大多集中于单一生物活性，缺乏对综合抗衰老效应以及氧化应激、炎症和免疫功能之间交互作用的系统性研究。基于此，研究人员假设酪蛋白水解肽通过整合抗氧化、抗炎和免疫调节途径发挥抗衰老作用，旨在制备和鉴定酪蛋白肽，评估其对衰老小鼠的一般状态、氧化应激、炎症、组织损伤和免疫功能的影响，为开发基于酪蛋白肽的抗衰老产品提供实验依据。

二、研究方法概述

研究人员采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术鉴定了酪蛋白水解物中的肽段组成。动物实验方面，选用6-8周龄雄性C57BL/6JNifdc小鼠（来源：北京维通利华实验动物技术有限公司），通过每日皮下注射D-半乳糖（150 mg/kg/d）建立衰老模型，并同步进行为期8周的灌胃干预。实验设置空白对照组、衰老模型组、阳性对照组（烟酰胺单核苷酸，NMN，200 mg/kg/d）以及低、中、高三个剂量的酪蛋白水解肽组（分别为100、200、400 mg/kg/d）。主要检测方法包括：使用商业试剂盒测定组织中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和丙二醛（MDA）含量以评估氧化应激；采用ELISA试剂盒检测血清白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）浓度；通过苏木精-伊红（H&E）染色进行肝脏和脑组织的组织病理学检查；计算免疫器官指数；运用流式细胞术分析脾脏T淋巴细胞亚群比例；使用ELISA试剂盒测定血清免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白M（IgM）水平；并采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测肝脏和脾脏中促炎细胞因子的mRNA表达水平。

三、研究结果

酪蛋白肽的鉴定：从酪蛋白水解物中共鉴定出1796种肽，其中包含250种磷酸肽（占总肽数的13.9%）和72种功能性肽（占4.0%）。功能性肽的总相对强度占比高达35.0%，其中代表性肽段YQEPVLGPVRGPPFIIV的相对强度最高（10.17%，分子量1880 Da），预测具有血管紧张素转换酶（ACE）抑制、抗癌、抗菌、抗血栓和免疫调节等多种生物活性。但研究人员指出，这些功能注释不应被视为单个肽在体内发挥抗衰老作用的直接证据，而是将鉴定的肽视为候选生物活性组分。

对衰老小鼠一般健康状况的影响：体重监测显示，在8周干预结束时，衰老模型组体重较空白对照组呈下降趋势。与模型组相比，中、高剂量酪蛋白肽组的体重在该时间点表现出显著差异，而各组间的摄食量和饮水量无显著差异，表明体重变化并非由食物摄入差异引起。

对氧化应激和炎症标志物的调节作用：与空白对照组相比，衰老模型组肝脏、脾脏和脑组织中的SOD、CAT和GSH-Px活性显著降低，MDA水平显著升高，表明D-半乳糖处理后出现显著的氧化失衡。经酪蛋白肽干预后，各组织中上述抗氧化酶活性呈剂量依赖性回升，MDA水平降低，中、高剂量组的效果更接近空白对照组水平。在炎症方面，衰老模型组肝脏和脾脏中IL-1β、TNF-α和IL-6的mRNA表达水平显著上调。酪蛋白肽干预后，这些促炎细胞因子的表达呈剂量依赖性下调，高剂量组的抑制效果最为显著，与阳性对照组相当。

对肝脏和脑组织病理损伤的保护作用：肝脏组织病理学检查显示，衰老模型组肝小叶中央静脉周围结构严重紊乱，肝细胞肿胀变性，伴有炎症细胞浸润。酪蛋白肽干预后，中央静脉周围的损伤呈剂量依赖性减轻，高剂量组肝细胞排列趋于规则，结构接近空白对照组。脑部海马齿状回的组织病理学观察显示，衰老模型组颗粒细胞层明显变薄，细胞排列松散，神经元密度降低，出现核固缩现象。酪蛋白肽处理后，颗粒细胞层细胞密度显著增加，结构完整性得到保护，同样呈现剂量依赖性改善。

对免疫功能的调节作用：在免疫器官指数方面，衰老模型组的胸腺和脾脏指数显著低于空白对照组。中、高剂量酪蛋白肽干预后，这些免疫器官指数得到显著恢复，呈剂量依赖性趋势。在免疫细胞亚群方面，流式细胞术分析显示，衰老模型组脾脏T淋巴细胞亚群比例出现显著紊乱，表现为CD4⁺CD8^-细胞减少，CD4^-CD8⁺细胞异常升高。酪蛋白肽干预后，T细胞亚群比例显著向空白对照组的平衡模式恢复，调节效应呈剂量依赖性。在体液免疫方面，衰老模型组血清IgM和IgG水平较空白对照组显著升高，而酪蛋白肽干预后这些免疫球蛋白水平趋于正常化。此外，酪蛋白肽还剂量依赖性地降低了衰老小鼠肝脏和脾脏中IL-6和TNF-α的mRNA表达水平，显示出局部抗炎作用。

四、讨论总结与结论

讨论部分指出，本研究系统证实了酪蛋白水解肽在D-半乳糖诱导衰老小鼠模型中的抗衰老效应，确认其作为一种多靶点天然活性物质，能够改善衰老小鼠的整体生理状态，缓解氧化应激和慢性炎症，保护重要组织器官，并增强免疫功能，展现出作为功能性食品配料的潜在应用价值。其抗氧化机制可能涉及直接清除自由基、螯合过渡金属离子以及激活核因子E2相关因子2-抗氧化反应元件（Nrf2-ARE）信号通路。抗炎作用可能与活性氧敏感的NF-κB信号通路减弱有关，并可能涉及肠道微生物群的参与。免疫调节作用可能与改变细胞因子信号和免疫细胞稳态有关。研究也指出了若干局限性：未确定发挥主要作用的单个肽序列；未获得关键上游信号通路的直接证据；D-半乳糖与酪蛋白肽的直接相互作用尚不明确；肠道微生物群的作用有待验证；细胞衰老未被直接量化。此外，D-半乳糖模型属于加速衰老样模型，不能完全模拟自然衰老过程，且本研究仅纳入雄性小鼠。

结论部分翻译如下：酪蛋白水解肽在D-半乳糖诱导的衰老小鼠中发挥显著的抗衰老效应，具体表现为改善一般生理状态，通过增强抗氧化酶活性和减少脂质过氧化来剂量依赖性地缓解系统性氧化应激，以及下调促炎细胞因子的表达。组织病理学分析证实了对肝脏和脑组织损伤的保护作用。同时，肽处理恢复了免疫器官指数，纠正了淋巴细胞亚群失衡，并使血清免疫球蛋白水平正常化，显示出全面的免疫调节活性。这些多靶点保护效应可能通过氧化应激、炎症和免疫功能的协调调控介导，可能涉及Nrf2-ARE通路、肠道微生物群和端粒维持。总之，研究结果确立了酪蛋白衍生肽作为衰老生物学领域进一步机制研究和转化评估的有前景的候选物质。