بخشی از مقاله
چکیده:
پروتئین هاي رژیم غذایی منبع غنی از پپتید هاي زیست فعال را بوجود می آورند. پیتیدهاي زیست فعال تاثیر مثبتی بر عملکرد بدن دارند و نهایتا بر سلامتی بدن موثرند. این پپتیدها در الگوي ساختمانی زنجیره پروتئینی اي اولیه بشکل غیرفعال هستند و می توانند به 3 طریق فعال شوند: هیدرولیز توسط آنزیمهاي گوارشی، هیدرولیز توسط میکروارگانیسمهاي پروتئولتیک، هیدرولیز توسط آنزیم هاي پروتئولتیک استخراج شده از باکتري ها.
اثرات این پپتیدها شامل فعالیت هاي ضد فشار خون، ضدمیکروبی، ضدانعقادخون، فعالیت هاي آنتی اکسیدانی، محافظت از استخوانها و افزایش رشد میباشد که البته این فعالیت ها بسته به نوع و توالی اسیدهاي آمینه ي پپتیدها، متفاوت است. امروزه از فرآورده هاي بسیاري مانند شیر، فراورده هاي لبنی تخمیري، گیاهان و فراورده هاي جانبی صنایع شیلات پپتیدهاي زیست فعال استخراج می شود که مهمترین منبع آن شیر و فراورده هاي لبنی تخمیري می باشد.
مقدمه:
پروتئین ها ترکیبات فعالی هستند که خواص فیزیولوژیکی متعددي دارند که این خواص رایا مستقیماً و یا بوسیله ي هیدرولیز آنزیمی در شرایط محیطی یا آزمایشگاهی نشان می دهند. اخیرا مشخص شده پروتئین هاي موجود در رژیم غذایی منابع غنی از پپتید هاي فعال زیستی بشمار می روند. پپتید هاي زیست فعال اجزاي خاص پروتئینی هستند که یا بصورت طبیعی در اجزاي غذا وجود دارند، و یا در اثر فعالیت آنزیم ها، تولید شده و اثرات مثبتی بر عملکرد بدن و نهایتاً بر سلامت فرد می گذارند. مشاهده شده که شیر و محصولات لبنی تخمیري منابع غنی از این پپتید هاي زیست فعال محسوب می شود. این پپتید ها داراي خواص ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی، ضد فشار خون، تعدیل سیستم ایمنی وسیستم قلبی عروقی می باشند که برخی از پپتید ها اثرات چندگانه اي را از خود نشان داده اند. - - 5 در این مقاله سعی بر آن شده تا گوشه اي از مزایاي پپتید هاي زیست فعال و نحوه ي تاثیر آن بر سلامت بدن مورد بررسی قرار گیرد.
منابع پپتید هاي زیست فعال:
به نظر می آید شیر، پنیر، محصولات لبنیاتی تخمیري از جمله ماست و شیر تخمیري منبع بزرگی از پپتید هاي زیست فعال اي هستند که از غذا بدست می آیند. شاید به همین علت است که شیر بعنوان یک غذاي ویژه در ماه هاي اول زندگی محسوب می شود. همچنین در خون گاو، ژلاتین، گوشت، تخم مرغ - - 7انواع مخصوصی از ماهی ها مانند تن، ساردین، هرینگ، سالمون و میگو - 1، - 7، نرمتن دو کفه، پوست ماهی پولاك آلاسکا، صدف اویستر - - 1 و در گندم، ذرت، لوبیا، برنج، قارچ، کدو تنبل و سورگوم - . - 7 پپتید هاي زیست فعال به صورت مستقیم یا به وسیله آزادسازي توسط هیدرولیز یا تخمیر کشف شده اند.
روش هاي تولید پپتید هاي زیست فعال:
پپتید هاي زیست فعال ممکن است در توالی اسید آمینه از ملکول پروتئینی اولیه خود، به صورت پنهان یا غیر فعال باشند. این پپتیدها معمولاً شامل3-20 اسید آمینه هستند و از پروتئین اصلی بعد از تخریب آزاد می شود. سه روش براي آزاد سازي پپتید هاي پنهان شده - غیر فعال - وجود دارد:
- 1 هیدرولیز توسط آنزیم هاي گوارشی
- 2 هیدرولیز توسط میکروارگانیسم هاي پروتئولتیک
- 3 هیدرولیز توسط آنزیم هاي پروتئولتیک استخراج شده از میکرو ارگانیسم ها و یا گیاهان در بسیاري از تحقیقات ترکیب 1و 2یا 1 و 3در تولید پپتید هایی با عملکرد کوتاه، موثر و کار آمد تایید شده است
- 4 آنزیم هاي گوارشی و آنزیم هاي
میکروبی هردو، در روده یا در غذا، محل هاي متفاوتی براي تجزیه پروتئین دارند بنابراین پپتید هاي آزاد شده از آنزیم هاي میکروبی ممکن است با پپتید هاي آزاد شده از آنزیم گوارش متفاوت باشد همچنین ممکن است ماده جدیدي از پپتید هاي آزاد شده تشکیل شود.
هیدرولیز آنزیمی:
متداول ترین شیوه ي تولید پپتید زیست فعال از طریق آبکافت آنزیمی کل ملکولهاي پروتئینی است. گروه وسیعی از آنزیم ها با منشا مختلف گیاهی - بروملاین، پاپاین، فیسین - ، جانوري - تریپسین و کیموتریپسین - و میکروبی - آلکالاز، پروتامکس، پرومود، نئوتراز - براي تولید پپتید زیست فعال وجود دارند - . - 1 بسیاري از پپتیدهاي زیست فعال شناخته شده با استفاده از آنزیم هاي معده اي و روده اي که معمولاً پیسین و تریپسین هستند تولید شده اند.
به عنوان مثال، پپتید هاي بازدارنده آنزیم تبدیل کننده آنژیوتنسین - - ACE و فسفو پپتید هاي متصل به کلسیم - - CPPs اکثر مواقع توسط تریپیسین تولید می شود. همچنین مشاهده شده که پپتید هاي زیست فعالی همچون FFVAPSFPEVFGK وTTMPLW از کازئین αs1 و AVPYPQR از بتا کازئین توسط تریپسین آزاد شده اند - . - 15 به غیر از تولید عادي پپتیدها از منابع پروتئینی طبیعی،اخیراً از تکنیک DNA نوترکیب نیز براي تولید پپتید هاي زیست فعال استفاده شده است به این ترتیب که ژن تولید کازئین αs1 را وارد سیستم وراثتی اشریشیا کلاي - e.coli - نموده و سپس با اثر دادن آنزیم تریپسین به پروتئین تولید شده توسط میکروارگانیسم مذکور، پپتید زیست فعال تولید می شود
تخمیر میکروبی:
بسیاري از کشت هاي آغازگر لبنی که از نظر صنعتی مفید هستند میکروب هاي پروتئولتیکی قوي می باشند. بنابراین پپتید هاي زیست فعال می توانند توسط باکتري هاي آغازگر و غیر آغازگر که در تولید محصولات لبنی تخمیري استفاده می شوند، تولید گردند. سیستم پروتئولتیک باکتري هاي اسید لاکتیکی - LAB - مانند لاکتوکوکوس لاکتیس، لاکتو باسیلوس هلوتیکوس و لاکتوباسیلوس دلبروکی شامل یک پروتئیناز با دیواره ي سلولی و تعدادي پپتید هاي درون سلولی مجزا شامل اندوپپتیداز، آمینوپپتیداز، تري پپتیداز و دي پپتیداز ها می باشد
هیدرولیز توسط آنزیم هاي استخراج شده از میکروبها و گیاهان:
یاماتو - - 15 مشاهده کرد که با تجزیه کازئین توسط پروتئیناز خارج سلولی لاکتو باسیلوس هلوتیکوس پپتید KVLPVPQ آزاد می شود. که داراي فعالیت ضد فشار خونی اندکی میباشد سپس با تجزیه گوارشی آن، پپتید کوچکتر KVLPVP اما با پتانسیل بالاتري براي کاهش فشار خون را تولید نمود.
محل جذب و تاثیر پپتید هاي زیست فعال:
برخی از پپتیدها ممکن است در توالی زنجیره پروتئینی اصلی خود به صورت غیر فعال باشند و به وسیله ي آنزیم هاي گوارشی در طول گوارش یا تخمیر در سرتاسر روده آزاد شوند و فعالیت زیستی خود را یا به طور مستقیم یا توسط گیرنده ها و سلولهاي خاصی در روده نشان دهند. مشخص گردیده که دي و تري پپتیدها به آسانی در داخل روده جذب می شوند
اکثر این پروتئین ها هنگام انتقال در طول روده کوچک تجزیه شده و در روده ي بزرگ فعالیت هاي میکروبی خود را آغاز می کنند. مشاهده شده که پپتید ها با وزن ملکولی بالا در روده جذب می شوند وضد فشارخون می باشند. مانند شیر تخمیر شده با لاکتوباسیلوس هلوتیکوس و ساکارو مایسس سرویزیه که داراي پپتید هاي IPP و VPP می باشد و از روده جذب شده و بعد از رسیدن به سلولهاي هدف در رگ هاي خونی، باعث کاهش فشارخون می گردد
تاثیر پپتید هاي زیست فعال بر سلامت بدن:
عوامل مختلفی مانند نوع و توالی اسیدهاي آمینه، درجه ي هیدرولیزاسیون و وزن ملکولی پپتید بر روي خواص زیستی پپتیدها در بدن موثر است که مهمترین عامل در این زمینه وزن ملکولی پپتیدها می باشد - . - 1این پپتید ها خواص ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی، ضد فشارخون، تسکین دهندگی، محافظت از استخوان ها، تعدیل سیستم ایمنی، سیستم قلبی - عروقی، انقباض روده ها و افزایش رشد را از خود نشان می دهند. در این مقاله اثرات ایمن سازي، ضد فشارخون و محافظت از استخوان ها با جزئیات بیشتري شرح داده خواهد شد.
تعدیل سیستم ایمنی:
بیشتر مطالعات انجام شده جهت بررسی تاثیر پپتیدها در تعدیل سیستم ایمنی در آزمایشگاه و بر روي سلولهاي اختصاصی و غیر اختصاصی سیستم ایمنی بوده و کمتر بر روي عملکرد ایمن سازي آن بر روي انسان و حیوان مطالعه شده است - . - 10 تحقیقات نشان داده اند که هیدرولیز برخی از پروتئین هاي شیر تکثیر لنفوسیت ها و سنتز آنتی بادي ها و کنترل سیتوکنین ها را در محیط آزمایشگاهی تعدیل می کند. مانند کازئین کامل، α، β و κ کازئین، پروتئین آب پنیرکامل، لاکتوفرین - - 9، لاکتو پراکسیداز - 14 - و ایمنوگلوبویین G شیر. چنین تعدیلی ممکن است مفید باشد؛مثلاً در پایین آوردن واکنش هاي آلرژیک شدید نسبت به هضم پروتئین ها در بیماران داراي حساسیت به غذاي پروتئینی و بدین ترتیب ایمنی موکوسی را در بیماري هاي گوارشی افزایش دهد.
برخی از فاکتور هاي شیر مثل لاکتوفرین و لاکتو پراکسیداز تنها در شکل ایزوله ي خود، فعالیت هاي تعدیل ایمنی را نشان می دهند و اگر با سایر فاکتور هاي شیر ترکیب گردد تاثیرشان کم خواهد شد - 6، - 14 لاکتوفرین در شیر همه ي پستانداران وجود دارد و تاثیرات متفاوتی را روي سیستم دفاعی میزبان نشان می دهد. به عنوان مثال مشاهده شده که لاکتوفرین و پپتیدهاي مشتق شده از لاکتوفرین بر روي تولید سیتوکین در کشت سلولی در آزمایشگاه تاثیر می گذارد
ترکیب شیمیایی دو پپتید YG و YGG که با کاپا کازئین و آلفا لاکتالبومین گاوي مشابه اند تاثیرات مهمی را روي تکثر لنفوسیت هاي ثانویه خون انسان در آزمایشگاه نشان داده اند. همچنین ایمنوپپتیدها ممکن است بهبود سیستم ایمنی را در نوزادان تازه به دنیا آمده، تنظیم کنند. پروتئین هاي آب پنیر داراي پپتید هاي بهبود دهنده ي ایمنی هستند که می توانند به وسیله ي هضم آنزیمی آزاد شوند.
این اطلاعات هنگامی که براي بهبود فرمولاسیون غذاي نوزاد با خصوصیات بهبود دهنده ي ایمنی استفاده می شود هماهنگی زیادي دارد. به علاوه ایمنو پپتید ها در طول تخمیر شیر شکل می گیرند و در بسیاري از تحقیقات مشخص شده که شیرهاي تخمیري اثرات ضد سرطانی دارند - . - 5این یافته ها نشان می دهد که تغذیه با شیر و محصولات لبنی تخمیر شده به ایمنی بدن و محافظتش در برابر پاتوژن هاي مضر محیطی کمک مثبتی می کند.
تنظیم فشارخون:
آنزیم I-converting enzyme - ACE , PePtidyldiPePtide hydrolase EC 3.4.15.1 - ACE نقش مهمی در تنظیم فشار خون بر عهده دارد. در واقع بازدارنده - ACE هاي این آنزیم، اثر ضدفشار خون داشته و مانع از بیماري هاي قلبی و عروقی می شود. براي نشان دادن اثر ضدفشار خون پپتیدها بعد از مصرف دهانی، می بایست به شکل سالم و دست نخورده از روده جذب شوند و به علاوه نسبت به پپتیداز هاي پلاسما مقاوم بوده و از طرف دیگر به جایگاه هدف خود برسد که این مسئله به وسیله ي کشت سلولهاي تک لایه ي caco2 که مشابه سلولهاي روده انسان هستند نشان داده شد.
همانطور که گفته شد مهمترین عامل تعیین کننده خواص زیستی پپتیدها وزن ملکولی پپتید هاي تولید شده می باشد. به طور کلی مشخص شده است که پپتیدهاي با وزن ملکولی پایین تر از 3000 دالتن داراي حداکثر فعالیت بازدارندگیACE می باشند - . - 1 مشهور ترین پپتید هاي بازدارنده ACE –، IPP و VPP می باشند که محصول تخمیر شیر بوسیله ي لاکتوباسیلوس هلوتیکوس و ساکارومایسس سرویزیه می باشد - 8 - که ماسودا، ناکاموا وتاکانو - 5 - این پپتید ها در آئورت شکمی SHR بعد از مصرف دهانی، کشف کردند .
طی مطالعه اي توانایی شکل گیري پپتیدهاي بازدارنده-ACE را از آب پنیر و کازئین در طول تخمیر با آغازگر هاي مختلف لبنی که در تولید ماست و شیر تخمیري بکار می رود، بررسی شده و هیچگونه فعالیت بازدارندگی ACE در این آبکافت ها مشاهده نشد
تجزیه ي نمونه هاي مذکور با پپسین و تریپسین منجر به آزاد شدن چندین پپتید قوي بازدارنده-ACE در شیر ترش تخمیر شده توسط میکروبها شده است که فشارخون را در موش - 6 - وانسان کاهش می دهد. بر همین اساس SePPo و - 13 - Jauhiainen یافتند که فشارخون در افراد داراي فشارخون بالا پس از مصرف 150 میلی لیتر در روز به مدت 21 و 10 هفته از محصولات شیر ترش اي که بوسیله لاکتوباسیلوس هلوتیکوس تخمیر شده و داراي برخی از پپتید هاي زیست فعال است، کاهش می یابد
ضمناً اثرات مضر قابل توجهی از این تري پپیتدها بعد از درمان مشاهده نکردند. مشاهده شده بود که تترا پپتید آلفا-لاکتوفرین - - TGLP در شرایط آزمایشگاهی اثر ضد فشارخون را دارد. اما هنگامی که به صورت زیر جلدي به موش هاي ویستار و SHR تزریق شد هیچگونه تغییر رفتاري در آنها مشاهده نگردید.
در واقع تنها مقدار کمی از پپتید هاي بیشمار تعیین شده به عنوان عامل ضد فشارخون در شرایط آزمایشگاهی، در مطالعات انسانی و حیوانی مفید واقع شده اند . - 5 - آلفا لاکتالبومین و بتا لاکتوگلوبولین پس از هضم بوسیله ي آنزیم هاي پروتئولتیک چندین پپتید بازدارنده-ACE آزاد می کنند. همچنین از هیدرولیز ژلاتین، ریشه ي گندم، هوردین جو - - 2، ضایعات ماهی هرینگ - - 1، اوآلبومین، آفتابگردان و سیر؛ پپتید هاي بازدارنده-ACE تولید می گردد.
محافظت از استخوان ها:
مقادیر زیادي از کلسیم موجود و قابل حل در روده براي املاح معدنی استخوان استفاده شده و بدین وسیله از بیماري شدید پوکی استخوان جلوگیري می شود. در کنار کلسیم، شیر بعنوان ماده اي حاوي اجزاء موثر براي سلامت استخوان می باشد. ویژگی محافظت از استخوان در کازئین و کازئین بدست آمده از پپتیدها بیش از 50سال است که مورد توجه بوده و توسط Scholz-Ahrenz و - 11 - Schrezenmeir به اثبات رسیده است.کازئین کامل در مقایسه با سایر پروتئین ها مثل ژلاتین، گلوتن، آب پنیر و یا پروتئین جدا شده سویا میزان جذب کلسیم روده اي را در موشها افزایش می دهد. در مورد اندکی، هیچ تاثیري بر حفظ ونگهداري کلسیم و محتوي معدنی استخوان مشاهده نمی شود. لاکتوفرین موجود در شیر داراي اثرات ضد باکتریایی می باشد. کمترین اثر ضد باکتریایی خانواده لاکتوفرین ها، کاهش پوکی طبیعی استخوان ها است
در طی یک آزمایشی، کازئین خورانده شده به موشها، در مقایسه با موشهایی که پروتئین هاي آب پنیر را در حضور فیتات در طی 24 هفته خورده اند، کلسیم بیشتري را حفظ و نگهداري می کنند. این اثرات تنها در موشهاي بزرگسال مسن مشاهده شده است. کلسیم کلوئیدي به راحتی در روده کوچک جذب می شود . به علت قابلیت آنها در تشکیل ترکیبات قابل حل با فسفات Ca2+، فسفو پپتیدهاي کازئین - - CPPs می توانند جذب کلسیم روده اي را افزایش دهند. مشخص شده است که کازئین فسفو پپتیداز به دست آمده از بتا کازئین گاوي جذب Cacl2 از روده را بتدریج افزایش داده و باعث تحریک آهکی شدن استخوان ران می شود
Scholz-Ahrens. و همکارانش - - 11 آزمایش دراز مدتی را طی 12 هفته با خوکچه ها انجام دادند که این مدل بیشتر از موشها به انسان نزدیک هستند و تنها اثرات کمی را در جذب کلسیم و متابوسیم استخوان سازي به هنگام تغذیه با کازئین ، در مقایسه با پروتئین هاي آب پنیر نشان می دهند.
