Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Bioaktywne peptydy mleka jako nutraceutyki

Białka mleka posiadają szeroki zakres właściwości odżywczych i biologicznych. Są wykorzystywane jako źródło energii, aminokwasów, witamin i składników mineralnych, które są potrzebne do wzrostu i rozwoju organizmów. Białka mleka zawierają fizjologicznie aktywne peptydy zakodowane w sekwencjach białkowych. Peptydy o aktywności biologicznej powstają w trakcie trawienia w przewodzie pokarmowym lub przetwarzania żywności i mogą odgrywać ważną rolę w regulacji oraz modulacji metabolicznej. Sugeruje to potencjalne zastosowanie biopeptydów jako nutraceutyków i składników żywności funkcjonalnej, w celu wspierania zdrowia i zmniejszenia ryzyka wystąpienia chorób.

Jak wiele innych produktów zwierzęcych, mleko jest bogate w białka, które można podzielić na dwie większe grupy: białka serwatkowe (laktoferyna, albumina, α-laktoalbumina, β-laktoglobulina, immunoglobulina itd.) oraz białka kazeinowe (α-, β-, γ-, κ-kazeiny). W wyniku hydrolizy białek mleka powstaje wiele bioaktywnych peptydów. Same białka serwatkowe są w stanie, po hydrolizie, wytworzyć około stu różnych peptydów. Hydroliza białek może zachodzić na różnych etapach: podczas wydzielania mleka, przechowywania, przetwarzania i trawienia. Reakcja ta zachodzi dzięki pracy enzymów, które są naturalnie zawarte w mleku lub enzymów trawiennych i mikrobiologicznych pochodzących z kultur starterowych i niestarterowych stosowanych w fermentacji mleka.

Produkty jogurtowe i sery fermentowane zawierają zazwyczaj bioaktywne peptydy, które pochodzą głównie z hydrolizy kazeiny. Tę ostatnią przeprowadzają proteazy i peptydazy pochodzące z mleka, podpuszczki, bakterii starterowych i nonstarterowych. Nie wszystkie produkty mleczne zawierają taką samą ilość peptydów, gdyż na stopień ich powstawania wpływa kilka czynników, w tym rodzaj mleka czy zastosowanej obróbki cieplnej (np. pasteryzacja, UHT), nie mówiąc już o etapie i warunkach dojrzewania, jak w przypadku serów. Proces dojrzewania serów, w szczególności, obejmuje kilka procesów proteolitycznych, lipolitycznych i glikolitycznych. Ponieważ różne kultury mleczarskie mają różne zdolności proteolityczne, rodzaj probiotyku zastosowanego podczas produkcji sera decyduje również o tym, jakiego rodzaju peptydy powstaną.

Peptydy pochodzące z mleka wydają się odpowiedzialne za kilka korzystnych efektów zdrowotnych, w tym: działanie immunostymulujące, immunomodulujące, antyoksydacyjne, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne. Ciekawym efektem jest hamowanie enzymów konwertujących angiotensynę-1 (ACE-1), które biorą udział w regulacji ciśnienia krwi. Ser, jako produkt fermentowany, stanowi źródło peptydów o aktywności hamującej ACE i dlatego można przypuszczać, że jego spożycie może potencjalnie przyczynić się do obniżenia ciśnienia krwi. Wydaje się, że niektóre peptydy mleka są również w stanie regulować wychwyt glukozy w mięśniach szkieletowych.

Wybrane peptydy białek mleka i ich działanie prozdrowotne:

 

GRUPA OPIS I DZIAŁANIE
Peptydowe inhibitory ACE – kazokininy, laktokininy

Krótkie 2-3-aminokwasowe peptydy są wchłaniane, dłuższe – podlegają aktywacji po hydrolizie enzymami przewodu pokarmowego. Ich właściwości przeciwnadciśnieniowe zostały potwierdzone w badaniach in vitro oraz in vivo – modelowych i u ludzi. Suplementacja produktów mlecznych i hydrolizatów białek mleka zawierających tripeptydy IPP i VPP oraz dodekapeptyd (C12) doprowadziła do obniżenia ciśnienia krwi.

Peptydy antyoksydacyjne

Posiadają zdolność chelatownia jonów metali, unieczynniania wolnych rodników i wygaszania tlenu singletowego. W białkach frakcji serwatkowej zidentyfikowano 11-aminokwasowy fragment posiadający aktywność większą niż butylohydroksyanizol (BHA). Peptydy uzyskane z kazeiny mogą hamować reakcje peroksydacji (utleniania) PUFA (wielonienasyconych kwasów tłuszczowych) przez inhibicję enzymu lipooksygenazy.

Kazeinofosfapeptydy (CPP)

Są bogate w ufosforylowane reszty aminokwasu seryny i nadają im unikalne właściwości fizykochemiczne, dzięki którym wiążą jony metali, np. cynku, a także chelatują jony żelaza. Tworzą kompleksy z jonami wapnia, co zapobiega precypitacji wapnia w środowisku jelitowym i zwiększa biodostępność wapnia – w badaniach na ludziach obserwowano wzrost wchłaniania wapnia o 30%. Mają właściwości immunostymulujące – zwiększają wydzielanie immunoglobulin sIgA. Hamują powstawanie zmian próchniczych zębów – buforują kwasy wytwarzane przez bakterie próchnicotwórcze i nasilają remineralizację szkliwa.

Peptydy przeciwzakrzepowe Np. 11-aminokwasowy peptyd kazoplatelina otrzymany z κ-kazeiny hamuje agregację trombocytów (płytek krwi) i utrudnia wiązanie fibrynogenu do jego receptorów na powierzchni płytek.
Peptydy opioidowe

Otrzymywane z fragmentu 60-70 cząsteczek β-kazeiny (β-kazomorfiny) oraz egzorfiny (laktorfiny i serorfiny), uzyskiwane z innych białek mleka są agonistami receptorów opioidowych. Są także odporne na działanie enzymów działających w jelicie cienkim.

Peptydy hipocholesterolemiczne Otrzymywane z β-laktoglobuliny, np. laktostatyna, działają silniej niż β-sitosterol i zmniejszają rozpuszczalność cholesterolu, co prowadzi do obniżenia jego absorpcji jelitowej.
Peptydy immunomodulujące Zaliczamy do nich immunokazokininę i inne pochodne kazein, np. β-kazomorfinę-7 czy kazeinofosfopeptydy. Działają immunosupresyjnie lub immunostymulująco poprzez pobudzanie chemotaksji makrofagów, nasilanie ich migracji i aktywowanie. Stymulują mitozę komórek odpornościowych, np. kępek Peyera, makrofagów i limfocytów. Zwiększają aktywność fagocytarną.
Peptydy antynowotworowe To β-kazomorfiny i αS1 – egzorfiny hamują proliferację (podziały) komórek raka jelita grubego. Peptydy wyizolowane z liofilizowanego ekstraktu sera Gouda zatrzymywały proliferację komórek białaczki in vitro poprzez indukcję apoptozy zmienionych chorobowo leukocytów.
Peptydy antymikrobiologiczne W tej grupie znajdziemy swoiste składniki białkowe, w tym głównie immunoglobuliny i inne lakteniny, takie jak: aglutyniny, laktoperoksydaza, laktoferyna, lizozym oraz specyficzne białka, m.in.: laktoferycynę, laktoferampinę, isracydynę, kazecydynę, kappacynę. Działając w sposób elektrostatyczny ze ścianą i błoną komórkową drobnoustrojów, prowadzą do ich destabilizacji i permeabilizacji oraz zaburzają metabolizm wewnątrzkomórkowy drobnoustrojów. Wiążą enterotoksyny. Hamują adhezję wirusów i bakterii do błon śluzowych. Wykazują szerokie spektrum działania – zarówno na bakterie gram (+), jak i bakterie gram (-), a także na grzyby i wirusy.

Efekty działania peptydów mleka różnią się w zależności od kilku czynników. Dieta, interakcje genów z żywnością, indywidualna mikrobiota jelitowa czy nawet proces żucia mogą mieć znaczenie, w jakim stopniu produkty mleczne będą korzystnie bądź nie wpływać na zdrowie. Ostatnie badania wykazały jednak, że bioaktywne białka z mleka mają bardzo niską biodostępność w organizmie człowieka, z powodu swojej podatności na hydrolizę w przewodzie pokarmowym (GI) przez peptydazy żołądkowe, w dwunastnicy oraz rąbku szczoteczkowym jelita cienkiego. W rezultacie większość peptydów nigdy nie osiąga etapu wchłaniania. Proteazy są aktywne w całym przewodzie pokarmowym – można je znaleźć w kosmkach jelitowych, są produkowane przez mikroflorę jelitową i obecne na granicy szczoteczek, a nawet w osoczu. W rzeczywistości odpływ nienaruszonych peptydów do ogólnego systemu krążenia jest znikomy. Z tego względu terapeutyczne zastosowanie peptydów pozostaje ograniczone. Warto wspomnieć, że badanie efektów zdrowotnych związanych z ekspozycją na peptydy mleka dodatkowo komplikuje fakt, że ich działanie biologiczne może być maskowane przez obecność w diecie innych składników pokarmowych. Występowanie innych związków w żywności może również wpływać zarówno na podatność na degradację peptydaz, jak i ich transport jelitowy. Ustalenie związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy spożyciem bioaktywnych peptydów mleka a pozytywnymi efektami zdrowotnymi nie jest więc takie proste. Nie jest to dobra wiadomość dla przemysłu nutraceutycznego, który miał nadzieję na wykorzystanie tych związków w nowych, zdrowych produktach spożywczych. Rzeczywiście, Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) wyraził negatywną opinię na temat wpływu bioaktywnego peptydu β-kasomorfiny-7 na różne warunki zdrowotne, opierając się na fakcie, że peptyd ten miał niską: charakterystykę, odpowiedź na dawkę, a także biodostępność i siłę działania.

Naukowcy wciąż starają się wymyślić strategię, która mogłaby potencjalnie zmaksymalizować skuteczność peptydów mlecznych poprzez zwiększenie ich biodostępności. Jedną z ważnych informacji w tym zakresie jest fakt, że związki te posiadają (teoretycznie) zdolność do oparcia się degradacji enzymatycznej, a zależy ona od ich składu aminokwasowego. Na przykład obecność proliny i hydroksyproliny w sekwencji konkretnego peptydu sprawia, że ten ostatni jest mniej podatny na degradację. Szczególnie istotne jest występowanie tych aminokwasów w pozycji C- lub N-terminalnej, ponieważ te ostatnie silnie wpływają na aktywność biologiczną peptydów. Niestety, nie wszystkie peptydy mleka mają korzystny skład aminokwasowy, który czyni je odpornymi na degradację enzymatyczną. W tym przypadku badane są inne strategie zwiększenia biodostępności, w tym mikrokapsułkowanie, lipidacja, PEG-ylacja, polimeryzacja międzyfazowa, suszenie rozpyłowe, odparowanie rozpuszczalnika i inne techniki. Zwiększenie podawanej dawki może być również możliwym rozwiązaniem.  Inhibitory enzymów i środki zwiększające absorpcję były też testowane jako strategie „ochrony” peptydów mlecznych przed degradacją. Wreszcie nośniki (takie jak pęcherzyki lipidowe, nośniki koloidalne, liposomy, emulsje itp.) mogą być także stosowane w tym samym celu.

Na rynku są dostępne nowe ciekawe nutraceutyki proteinowe, chociaż dyskusyjna jest jeszcze jedna kwestia – fakt, że potrzebujemy lepszych wytycznych do oceny wpływu tych peptydów na zdrowie człowieka. W rzeczywistości większość badań miała charakter in vitro, a te nieliczne  przeprowadzone na ludziach rekrutowały zbyt małą liczbę uczestników i nie były w stanie wykazać znaczących wyników. Chociaż badania są kosztowne i żmudne, najlepszą praktyką wydają się randomizowane kontrolowane badania kliniczne (RCT). Poznanie stężenia w osoczu i kinetyki doustnie podawanych peptydów może być kluczowe dla planowania przyszłych badań interwencyjnych.

Źródła

Fot. https://unsplash.com/photos/c7PT4PZMcNA

http://www.monz.pl/Prozdrowotne-wlasciwosci-biologicznie-aktywnych-peptydow-BAP-w-produktach-mlecznych,135545,0,2.html

https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-dairy-research/article/bioactive-peptides-from-milk-animal-determinants-and-their-implications-in-human-health/596D1EC00F27787D33242449EA91F8E2

https://fppn.biomedcentral.com/articles/10.1186/s43014-020-00045-7

https://ift.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1541-4337.12911

KOMENTARZE
news

<December 2022>

MonTueWedThuFriSatSun
30
1
2
VI Wigilia PTSF
2022-12-02 do 2022-12-04
5. Forum Nowoczesnej Diabetologii
2022-12-02 do 2022-12-03
3
4
5
6
Biotech Day on GPW
2022-12-06 do 2022-12-06
7
Beauty Innovations 2022
2022-12-07 do 2022-12-08
8
MEDmeetsTECH
2022-12-08 do 2022-12-08
10
11
12
POLISH TELEHEALTH ALLIANCE 2022
2022-12-12 do 2022-12-12
13
WEBINAR | Kosmetyki koszerne
2022-12-13 do 2022-12-13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
Newsletter