《Annual Review of Food Science and Technology》:Food-Derived Peptides: Neuropeptides and the Diet–Microbiome–Brain Axis
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食物源肽是加密在若干植物源蛋白质中的短链氨基酸。食物源肽(或生物活性肽(bioactive peptides, BPs))的几种功能,如抗氧化、抗高血压、抗糖尿病、抗肥胖和抗菌,已被充分研究。然而,在21世纪初,由于长期衰老和大流行病等压力情境,具有缓解焦虑、
食物源肽是加密在若干植物源蛋白质中的短链氨基酸。食物源肽(或生物活性肽(bioactive peptides, BPs))的几种功能,如抗氧化、抗高血压、抗糖尿病、抗肥胖和抗菌,已被充分研究。然而,在21世纪初,由于长期衰老和大流行病等压力情境,具有缓解焦虑、认知障碍以及神经退行性疾病进展潜力的BPs研究受到更多关注。经典方法如酶解、发酵、使用益生菌和模拟胃肠消化被用于释放BPs。加热、高压和计算机模拟(in silico)设计是获得新型肽的方法。此外,肠道微生物群(gut microbiota)在膳食蛋白质代谢中起关键作用;因此,通过跨界通讯(cross-kingdom communication),饮食-肠-脑轴(diet–gut–brain axis)是维持健康状态的基本机制,而这一机制才刚刚开始被理解。此外,小肽(small peptides)或非编码肽(noncoding peptides)可在膳食食物中被发现,作为能够调节饮食-肠-脑轴的新角色正受到关注。
饮食对心理健康的影响已获广泛认可,地中海饮食等模式可降低抑郁和认知衰退风险,而超加工饮食则相反。食物源活性肽(bioactive peptides, BPs)作为功能食品成分,具有抗氧化、抗高血压、抗糖尿病等多种活性,但近年来其神经保护潜力因应对老龄化、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病)而备受关注。然而,BPs的释放效率、体内稳定性、吸收机制及与肠-脑轴的相互作用尚未完全阐明,特别是它们如何通过跨界通讯(cross-kingdom communication)影响大脑功能。为此,研究人员在《Annual Review of Food Science and Technology》发表综述,系统总结BPs的来源、制备方法、活性机制及其在饮食-微生物组-脑轴中的作用,旨在为开发基于天然肽的脑健康干预措施提供理论基础。
研究人员首先回顾了BPs的来源与释放方法。主要技术方法包括:酶解(使用动物、植物及微生物蛋白酶如胰蛋白酶、Alcalase、风味蛋白酶等)、发酵(利用乳酸菌如*Lactiplantibacillus plantarum*及霉菌如*Aspergillus oryzae*)、新型物理技术(超声、高压处理(high-pressure processing, HPP)、脉冲电场(pulsed electric field, PEF)、微波、亚临界水水解(subcritical water hydrolysis, SWH))以及计算机模拟(in silico)设计(如生物信息学数据库BIOPEP-UWM、PeptideRanker进行活性预测,分子对接(AutoDock等)和分子动力学(AMBER等)解析相互作用)。这些方法旨在提高BPs的释放效率与生物活性。
研究结果分多个部分呈现,主要结论如下:
**1. 食物源肽与神经保护活性**:研究人员发现,坚果、燕麦、大米等来源的BPs可直接或间接作用于神经系统。例如,核桃中的碱性氨基酸肽(如RR、RW、LR)可抑制乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AchE)活性;大米肽HSMNPSTNPWHSTVHT通过调控ERK/CREB/BDNF信号通路改善小鼠记忆障碍;燕麦肽DFVADHPFLF等上调抗氧化酶活性、降低氧化应激(oxidative stress, OS)并缓解斑马鱼认知损伤。此外,从牛膝根中分离的33氨基酸肽bidentatide可阻断N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMDA)受体介导的神经毒性。
**2. 食物蛋白分离与肽释放**:酶解是最常用的释放方法,使用动物、植物或微生物蛋白酶;发酵可产生复杂肽混合物;新型技术(超声、HPP、PEF、微波、SWH)可提高产量。生物信息学工具(如BIOPEP-UWM、AHTPDB数据库)和分子对接、分子动力学方法用于预测和验证BPs活性及作用机制。
**3. 生物活性肽-肠-脑轴与神经退行性疾病**:肠-脑轴通过迷走神经、神经内分泌、免疫途径进行跨界通讯。肠道微生物群在BPs代谢中起关键作用:发酵产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)和神经递质前体(如γ-氨基丁酸、多巴胺),调节脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)释放、抗炎和抗氧化。BPs可促进有益菌(如*Lactiplantibacillus*、*Bifidobacterium*)生长,并通过直接或间接途径影响神经递质合成、突触可塑性及神经炎症。
**4. 新型食物源小肽与健康**:非编码肽(noncoding peptides, NCPs)或微蛋白(microproteins)<100氨基酸,可来源于短开放阅读框(sORF)或miRNA转录本。尽管尚无直接证据表明饮食来源NCPs影响心理健康,但它们通过调节基因表达、细胞代谢及跨界通讯发挥潜在作用。小肽在植物-微生物互作中的关键角色提示其可能参与宿主-微生物跨界对话。
讨论部分总结了BPs的多功能性及其在慢性病和神经退行性疾病中的预防潜力,但强调生物利用度受消化稳定性、吸收机制及肠-脑轴交互影响。研究结论为:食物源BPs是一类有前景的多功能化合物,可通过抗氧化、抗炎、调节神经递质和肠-脑轴通讯影响情绪、认知及炎症。新型技术(生物信息学、先进加工方法)促进了BPs发现,而非编码肽作为跨界通讯的新媒介开辟了研究新方向。尽管仍需更多研究确定其膳食来源、活性和心理健康效应,但这些发现强调了食物源肽作为脑健康天然治疗剂的潜力。