生物活性肽对肠黏膜免疫调节作用的研究进展

409※专题论述 食品科学 2009, Vol. 30, No. 21 生物活性肽对肠黏膜免疫调节作用的研究进展 贾玉臣，陈庆森 * (天津市食品生物技术重点实验室，天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134) 摘 要：大量研究已证实生物活性肽是一类对机体有许多重要生理功能的物质，对拥有巨大表面积的肠黏膜有着重 要的免疫调节作用。本文首先概括生物活性肽的研究现状；在从肠黏膜系统组成及其免疫机制的角度，结合前期 的研究工作，就生物活性肽对 SIgA、Th细胞及其细胞因子以及免疫信号途径影响的相关研究进行介绍。同时根据 国外学者近期研究的成果，提出研究生物活性肽与机体免疫作用关系的发展趋势。 关键词：生物活性肽；肠黏膜；SIgA；细胞因子；免疫信号途径 Research Progress in Immune Regulation of Bioactive Peptides on Gut Mucosa JIA Yu-chen，CHEN Qing-sen* (Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China) Abstract ：Numerous studies have reported that bioactive peptides have many physiological functions to human including immune regulation on gut mucosa with tremendous surface area. Current research progress of bioactive peptides is reviewed here. Effects of bioactive peptides on SIgA, Th cells, cytokines and immune signaling pathways are discussed on the basis of structures and immune mechanisms of gut mucosa. The future development prospects of bioactive peptides are proposed. Key words：bioactive peptide；gut mucosa；SigA；cytokine；immune signaling pathway 中图分类号：TS201.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)21-0409-07 收稿日期：2009-07-01 基金项目：国家自然科学基金项目(30771524) 作者简介：贾玉臣(1985－)，男，硕士研究生，研究方向为发酵生物技术、乳品质量与安全。E-mail：jychtotti@163.com * 通讯作者：陈庆森( 1 9 5 7 －)，男，教授，硕士，研究方向为发酵生物技术、蛋白资源开发与应用。 E-mail：chqsen@tjcu.edu.cn 生物活性肽具有多种促进人体生理和代谢的功能， 如抗微生物活性、促益生菌增殖和免疫活性等，易消化 吸收，而且食用安全性极高，是当前国内外的研究热点 之一。近年来就生物活性肽对细胞因子和免疫信号途径 影响的研究越来越有力地证明，生物活性肽可以通过改 变细胞因子网络来影响机体免疫，因为细胞因子与 SIgA 和 Th细胞关系非常密切，其可能作为一个复杂的网络操 纵着整个免疫系统。肠黏膜作为一个巨大的外环境表 面，是机体与环境进行各种信息交流的重要场所[1 ]。 本文首先概括当前生物活性肽的研究现状，在从肠 黏膜系统组成及其免疫机制的角度，结合前期的研究工 作，就生物活性肽对 SIgA、Th细胞及其细胞因子以及 免疫信号途径影响的相关研究进行介绍。同时根据国外 学者近期研究的成果，提出研究生物活性肽与机体免疫 的作用关系的发展趋势。 1 生物活性肽研究开发现状 1902年，英国科学家 Bayliss等[2]从动物胃肠中发现 了促胰腺素，这是人类第一次发现活性肽类的物质。到 目前为止，大量的研究证实，生物活性肽可以小到只 有两个氨基酸的二肽，也可以大到复杂的长链或环状多 肽，而且有的还被糖苷化、磷酸化或酰基化等形成具 有显著生物学功能的衍生物。生物活性肽按来源可以分 为内源性生物活性肽和外源性生物活性肽。前者主要指 机体内分泌的一些肽类激素以及组织蛋白的一些酶解产 物等；后者则是指直接来源于动植物和微生物体内，或 由它们体内的蛋白质间接水解得到的一类活性肽片段， 以及通过生化方法或基因重组技术合成的功能性肽等， 比如乳中的酪蛋白、海洋类蛋白、大豆蛋白及各种醇 溶蛋白经水解后得到的一些生物活性肽。牛乳中因含有 丰富的蛋白质, 包括酪蛋白、乳清蛋白、乳白蛋白、乳 球蛋白、乳铁蛋白和一些具有重要生理功能的酶类，使 得牛乳成为迄今为止生物活性肽的最大来源[3]，如阿片 2009, Vol. 30, No. 21 食品科学 ※专题论述410 肽、酪蛋白磷酸肽(casophospho pept ide，CPP)、酪 蛋白糖巨肽(casein glycomacropeptide，CGMP)、磷酸 肽以及免疫刺激肽等 [ 4 ]。乳及乳蛋白是人类赖以生存、 经过长期进化保留给人类的营养和维持人类健康的重要 的动物蛋白质，目前乳源性生物活性肽对人类健康的关 系基础理论研究以及开发应用的研究已成为一个热点研 究领域。 众多的研究表明生物活性肽的制备方法集中在：从 特定生物体中获取各类内源性的天然活性肽；利用酶法 降解蛋白质得到外源性生物活性肽；根据已知的生物活 性肽的一级结构利用基因工程技术或化学合成法得到生 物活性肽。现在也可以通过化学合成来得到一些风味活 性肽等。目前已经有许多研究分别利用以上方法制备得 到了各种生物活性肽。1962年，Cohen[5]最早建立从小 鼠颌下腺提取制备 EGF的方法，并验证了这种生物活性 肽可以促进新生小鼠门齿的长出。随着对 EGF需求量的 增加，从生物体内获取的 E GF 的量是极为有限的，目 前市面上的 E G F 大多是通过基因工程技术来制备的。 Bouhalab等[6]首次在膜反应器中利用胰蛋白酶从乳源蛋 白中水解得到 CMP，对生物活性肽的连续化生产和分离 进行了初步探索。近期本实验室李博智等利用谷氨酰胺 转氨酶(TGase)结合微滤技术从乳清中分离纯化 CGMP。 通过实验得出最佳酶反应条件为乳清粉浓度 8%，谷氨 酰胺转氨酶浓度 7U/g，pH6.5，温度 39℃，反应时间 为 80min，最后经微滤可得到纯度为 70%左右的 CGMP。 因此，对生物活性肽的制备以及实现产业化的技术还需 深入地探讨和研究。 2 肠黏膜系统及其免疫功能 肠道不仅是人体内最大的消化器官，同时也是最大 的免疫器官。人体肠道内的黏膜总面积约为 300m2，是 人体内环境与外环境间直接交流的巨大的界面。在所有 黏膜系统中，肠黏膜系统是非常重要的，其免疫机制 在体液免疫和细胞免疫的基础上又具有其特殊性和复杂 性，目前还没有得到更为清楚的认识 [ 7 ]。 2.1 肠黏膜系统组成与天然免疫 免疫系统分为天然免疫系统和获得性免疫系统。肠 道免疫系统是由三道防线构成分的：第一道防线在整个 肠黏膜免疫中起到机械屏障的作用，肠道正常菌群对抗 进入消化道的病原微生物；第二道防线的主要成员是肠 道上皮组织，其上不仅分布有一黏液层，而且还能分 泌各种各样的抗微生物活性肽来保护肠黏膜不被损害； 第三道防线中的“卫士”是指肠道中的免疫系统和免 疫组织。这三道防线都参与天然免疫应答，获得性免 疫应答只发生在第三道防线中，天然免疫虽然在外来者 侵入肠道后迅速引发，它这种免疫不是特异性的，而 获得性免疫不仅是特异性的，而且还保留记忆性 [ 8 ]。 肠道含有一个特殊的淋巴组织——肠关联淋巴组织 ( G A L T )，在肠道免疫的第三道防线中起着重要作用。 GALT又由分散成分和凝集成分组成，分散成分包括上 皮淋巴细胞(IEL)和固有层淋巴细胞，而凝集成分包括 PP (Peyer’s patch)和肠系淋巴结。PP是含有凝集淋巴细胞 的淋巴组织，存在于 P P 表面上皮细胞中的 M 细胞 (microfold cell，微皱褶细胞或扁平细胞)是散布于肠黏膜 上皮细胞间的一种特化的抗原运转细胞。它的胞质内溶 毛体很少，不表达MHCⅡ类分子，在肠黏膜表面有短 小不规则的微绒毛，它专门用来摄取肠腔中的抗原并将 其跨膜运送至上皮细胞下的区域，是外来物透过 PP 的 主要通道[9 ]。外来抗原通过 PP 进入肠道后，首先起作 用的是第一道防线和第二道防线。正常的肠道菌群会通 过竞争碳源等营养成分或其他方式来干扰入侵者在肠道 内的黏附定植以及对宿主产生毒性作用。肠道上皮组织 是一个单细胞层，其上的复合蛋白黏液层可以对抗原进 行有效的过滤，从而也可以干扰抗原在肠黏膜的黏附定 植，而且肠道上皮组织也可以分泌各种抗微生物活性肽 来保护肠道避免受到各种抗原的侵害。当抗原通过了前 两道防线后，第三道防线开始起作用，首先诱发天然 免疫，在吞噬细胞和中性粒细胞的作用下将抗原和已感 染的宿主细胞一起消灭。但是对于一些无法被识别的抗 原，就必须要启动获得性免疫。 2.2 肠黏膜与体液免疫和细胞免疫 参与获得性免疫应答的细胞主要有 B细胞、T细胞 和抗原提呈细胞。B细胞特异性识别抗原后可分化成浆 细胞分泌抗体，而初始 T细胞识别抗原后则分化成为能 清除抗原物质的效应 T 细胞。因此，对于体液免疫和 细胞免疫之间的区别，从作用方式上看，体液免疫是 通过浆细胞分泌抗体 IgA，并与抗原发生特异性结合来 清除抗原；细胞免疫则是通过效应 T细胞使靶细胞溶解 死亡。 当抗原侵入人体肠道后，首先诱发体液免疫，因 为这时 T细胞不能识别入侵的抗原，只有当抗原侵入宿 主细胞，细胞表面出现了来自抗原的小分子蛋白质，并 与细胞表面的受体结合成复合物时，T 细胞才能识别， 进而引发细胞免疫，再通过体液免疫将其清除。因此， 假若抗原不是胞内寄生物，则只能诱发体液免疫 [ 1 0 ]。 从肠黏膜的体液免疫来看，产生 IgA的 B细胞在抗 原刺激下由黏膜下淋巴管进入血液循环，分化增殖后扩 散到黏膜固有层中成为成熟产 IgA浆细胞。浆细胞在胞 浆内先合成α链、J 链和二聚体 IgA，然后转运到上皮 细胞外表面形成 S I g A，最后释放到外分泌液中。I g A 有两种类型，即血清型和分泌型，其中分泌型 I g A (SIgA)是机体黏膜防御系统的主要成分，它能抑制微生 411※专题论述 食品科学 2009, Vol. 30, No. 21 物在呼吸道上皮附着，是肠黏膜的重要屏障，因此可 以说 IgA是黏膜系统的重要成员[11]。 细胞免疫与体液免疫是紧密联系的。对于在肠黏膜 表面外来物，其经M细胞，通过 PP的上皮细胞和肠壁 间的空隙进入肠黏膜固有层(lamina propria mucosae， L P M )，此时建立起了防御机制，细胞免疫从此启动。 肠道 LPM中的初始 T 细胞已经活化为大量的 Th细胞， 在双信号的刺激下即启动获得性免疫。在 PP 中，抗原 刺激 Th细胞的进一步分化，可产生一系列细胞因子，这 些细胞因子又对体液免疫具有重要的作用，CAZAC[12]通 过敲除TGF-β受体基因证明了TGF-β在B细胞产生 IgA 中的重要作用。而这些产 IgA的 B淋巴细胞经肠系膜淋 巴结进入血液并运送至 LPM中，即为 IgA的产生部位， 因此可以称 LPM是 IgA的效应器。同时巨噬细胞和大 颗粒淋巴细胞也存在于 LPM 中。这些细胞既发挥生物 防御机制，又对保持个体平衡起着重要作用。 3 生物活性肽对肠黏膜免疫活性的作用 生物活性肽的免疫活性已经逐步得到了人们的普遍 重视，许多研究从体液免疫和细胞免疫着手，比如研 究生物活性肽对体内 SIgA和 Th细胞及其细胞因子网络 的影响，很好地阐述了生物活性肽的免疫活性。这也 进一步提示了生物活性肽与肠黏膜免疫的重要关系。近 年来，许多研究在深入研究各种免疫信号途径激活机制 的基础上，已经开始尝试去探索生物活性肽所激活的信 号途径。 3.1 生物活性肽与 SIgA 由于肠黏膜免疫系统合成的抗体主要是 SIgA，且 SIgA1:SIgA2约等于 3:2，所以 SIgA对于肠黏膜免疫是 非常重要的。以 SIgA 为主的体液免疫在肠黏膜免疫系 统中起主导作用，它可以防御病菌在肠道黏膜的黏附和 定植，目前已经有许多研究就生物活性肽对 SIgA 的影 响进行了探索。肠黏膜 SIgA免疫系统正是在神经、内 分泌和免疫系统三者的共同调节下而发挥作用的。 Stanisz等[13]发现，一定浓度的 SP(胃肠神经肽)可使 ConA诱导的肠系淋巴结、脾脏、PP结的淋巴细胞 IgA 合成量增加。李杭等[14]研究了胰高糖素样肽 2(GLP-2)对小 鼠肠黏膜免疫功能的影响，发现 GLP-2能够通过维持肠 道 IgA 的水平，在一定程度上维护肠黏膜的免疫屏障。 杨小军等[15]用经氯化钠缓冲液洗涤法制备的面筋蛋 白的胃蛋白酶酶解物灌喂小鼠后发现，肠腔 SIgA 水平 提高了 28.6%，血清 IL-2水平上升了 38.4%，这也进一 步说明了灌喂面筋蛋白胃蛋白酶酶解物能够增强机体肠 黏膜免疫功能，并且这种免疫增强作用与 SIgA 的调理 有较为密切的联系。Kitamura等[16]就 CPP对人体肠黏膜 免疫功能的影响进行了研究，发现食用含有 CPP食物的 健康实验对象可显著提高粪便中 IgA 水平，结果表明， 口服 CPP能刺激肠道产生 SIgA，从而促进机体肠道黏 膜的 I g A 应答。大豆生物活性肽是大豆蛋白的酶解产 物，以平均肽键长度为 2～10的短肽混合物组成，还含 有少量的游离氨基酸，是一种很重要的生物活性肽，杨 玉荣等 [ 1 7 ]用配有大豆生物活性肽的日粮饲喂肉鸡后发 现，日粮中添加 80～120g/kg大豆生物活性肽可以显著 提高肉鸡体内 IgA生成细胞数量。以上的研究表明，一 些内源性和外源性的生物活性肽可以通过提高肠道的 IgA 生成细胞的数量来改善肠黏膜 SIgA 的水平，从而 调节肠黏膜免疫。本实验室陈绪卓等[18]将甜乳清粉中分 离出的酪蛋白糖聚肽(CGMP)用于研究 CGMP对小鼠肠道 分泌型 IgA 含量水平的影响，发现 CGMP 对小鼠肠道 SIgA 水平有比较明显的影响，表明其对增强小鼠肠黏 膜免疫能力有重要作用，同时也为我们的后续研究给出 了启示，即 CGMP在增强小鼠肠黏膜免疫能力的作用还 可能直接作用于 T细胞，有待于今后在工作中进一步的 研究证实。 3.2 生物活性肽与 Th细胞及细胞因子网络 Th细胞和细胞因子分别作为细胞免疫中的免疫细胞 和免疫分子在免疫应答过程中扮演着重要的角色，而且 它们之间又具有极其密切的联系，所以可利用 Th 细胞 所分泌细胞因子的变化来解释 Th1细胞和 Th2细胞之间 的动态平衡问题。因此，目前有许多研究在 Th 细胞和 细胞因子的作用机制基础上探讨了一些生物活性肽对细 胞因子网络的影响。 3.2.1 Th1/Th2平衡与健康 1986年，Mosmann等[19]首先根据长期培养的小鼠 CD4+T细胞分泌细胞因子的不同和所介导的免疫功能的 差异，将其分为 Th1 和 Th2 两个亚群。Th1 和 Th2 细 胞均来自初始 Th细胞在抗原刺激下分化成的 Th0细胞。 Th 细胞不仅与肠黏膜的细胞免疫有着直接的关系，而 且 Th2还通过 IL-5、IL-6可以间接地调节肠黏膜 IgA的 表达。因此，肠黏膜免疫与 Th 细胞的成熟与分化是分 不开的。肠黏膜中的成熟 T细胞是一个复杂的异质性群 体，同样具有不同的分类方式：按照其所表达的 T C R 类型的不同可分为αβ T 细胞和γδ T 细胞两个亚群， 按照 CD分子的不同可分为 CD4 T细胞和 CD8 T细胞， 而按照功能的不同又可分为 Th(辅助性 T细胞)、Tc(细 胞毒性 T细胞)和 Ts(抑制性 T细胞)。Th细胞又依据其 产生细胞因子的不同被分为两个功能性亚群：T h 1 和 T h 2。 位于细胞表面的 TCR在初始 T细胞的活化中起着非 常重要的作用。当 TCR与 APC呈递的抗原结合时，由 黏附分子介导 Th细胞和 APC之间形成不牢固的结合； 受体的参与加强了这两种细胞间的黏附力，并上调 2009, Vol. 30, No. 21 食品科学 ※专题论述412 CD40L(CD40 Ligand，CD40配体)的表达；CD40L继而 结合至 APC表面的 CD40，并刺激 APC表面MHC和共 刺激分子的表达，增加二者的表达水平；A P C 提供的 共刺激使激活过程更为有效；当激活过程完成后，T h 细胞开始增殖[ 2 0 ]。 在高水平 IL-4的作用下，大多数T细胞将分化为Th2 细胞。一旦 IL-4被中和，Th细胞将失去分化为 Th2的 能力，并有可能表达 IFN-γ分化为 Th1细胞。实际上， 不同抗原引起的各种免疫主要是由 Th1和 Th2通过分泌 不同的细胞因子所诱导的。而其中一些细胞因子又可调 节 Th1和 Th2的分化，Th1细胞分泌 IL-2、IFN-γ，同 时 IFN-γ和 IL-2可促进 Th1分化。而 Th2主要分泌 IL-4、 IL-5、IL-6、IL-9、IL-10和 IL-13等细胞因子，同样的， IL-4又促进 Th2分化[21]，研究证实 IL-4是 Th2分化的必 需因子[22]。T 细胞在免疫调节中决定免疫应答的类型， 协调细胞免疫和体液免疫之间的关系。Th1细胞辅助细 胞免疫应答，而 T h 2 细胞则辅助体液免疫应答。 大多数 T细胞在机体中处于非激活状态，并不会产 生一定量的细胞因子。但是它一旦被激活，本来一定 比例的初始 T细胞就会向两大趋向分泌不同类的细胞因 子，比如 Th1 分泌 IFN-γ，而 Th2 就会分泌 IL-4。在 不同的免疫应答和免疫性疾病中 Th1和 Th2的比例是不 同的，而且这种比例的变化本身也会引起相应的疾病， 因此 Th1和 Th2平衡概念的提出就可以为一些疾病的诊 治提供一定的方法[23 ]。 Mosmann等立足于 Th亚群细胞因子的表达机制对 此很好地进行了解释，于 1986年首先提出 Th1和 Th2的 概念[19]，20多年来虽然可以通过分泌细胞因子的类型来 定义 Th 细胞亚群，但细胞因子在体内的表达模式还不 是很清楚。2009年Mosmann[24]了多年来的研究成 果，使得我们对上述特定 Th 亚群分泌特定类型细胞因 子的认识更加深入而全面，认为可以用一句话来描述 Th 细胞：特定的亚群、随机的表达和可受体外刺激的 调节。这就是说，原本表达特定类型细胞因子的 Th1细 胞或 Th2细胞，在不同条件下就可能只是随机表达几种 特定类型细胞因子中的一部分。大量的报道可知 T细胞 的分化通常需要几天，而细胞因子表达类型的变化却非 常迅速。而且 Th 亚群可以受到胞外的细胞因子和其他 调节剂的调节。例如，c A M P 作为一种调节剂，可以 促进炎症 T细胞向组织修复 T细胞的转化，这就对组织 的损伤与修复具有深远的意义。该研究说明生物活性肽 就是其中一类非常重要的调节剂。 研究已经证实，Th1/Th2平衡因与机体的多种免疫 性疾病密切相关而影响着机体健康。免疫性疾病包括免 疫缺陷、超敏反应以及自身免疫性疾病。其中超敏反 应(hypersensitivity)是指已致敏的机体再次接触同一抗原 后，发生的生理紊乱或病理损伤。Ⅰ型超敏反应的发 生主要由于机体中的 Th1和 Th2的动态平衡被破坏后， 造成的 Th1偏低而 Th2偏高，从而产生了过量的 IL-4、 IL-5、IL-6和 IL-13等细胞因子，而 IFN-γ产生不足， 导致大量 IgE产生。同时，Th1和 Th2的失调也与自身 免疫性疾病有关，Th1功能亢进可促进胰岛素依赖性糖 尿病。而且，由于 T h 1 介导炎症反应的发生，而 T h 2 可以介导抗体应答，在怀孕期间如果 Th2 分泌占优势， 则可降低类风湿性关节炎的发生[25]，但会增加系统性红 斑狼疮的发生。Rieko等[26]研究发现，ACAID症(anterior chamber-associated immune deviation)也是由于 Th1和 Th2 的平衡被破坏引起的，Th1细胞因子在主要组织相容性 抗原引起的 ACAID症中被明显的抑制，而 Th1细胞因 子却与其无关。同时， Duerte等[27]研究发现机体在感染 中的特异性反应会改变 Th1和 Th2的平衡。也有研究发 现，Th1和 Th2的平衡在癌症、移植和怀孕期间均发生 了变化[28]。由此可见，Thl/Th2平衡对于人体的健康有 着非常重要的作用。 目前，美国市场上已经出现了专门针对易过敏老人 和儿童的活性肽类保健产品以协调体内 Th1和 Th2的动 态平衡，从而增强免疫力。目前，随着 T h 细胞检测 技术的逐步完善，比如酶联免疫斑点法(ELISPOT)和流 式细胞术等[29]，将为进一步分析各种生物活性肽是否对 Th细胞分化具有显著影响的研究提供了技术上的保证。 3.2.2 细胞因子与免疫 Th 细胞亚群类型与细胞因子有着密切的关系，因 此可以利用整个细胞因子网络或 Th细胞亚群相关细胞因 子网络的变化来解释 Th1/Th2平衡。 细胞因子对肠黏膜的体液免疫和细胞免疫均具有重 要的调节功能。所谓细胞因子，是由机体多种细胞合 成分泌的具有多种生理活性和参与病理反应的小分子可 溶性蛋白质。按照细胞因子的功能分类，可以分为白 细胞介素(iterleukin，IL)、干扰素(interferon, IFN)、集 落刺激因子(colony stimulating factor，CSF)、肿瘤坏 死因子(tumor necrosis factor，TNF)、生长因子(growth factor，GF)、趋化因子(cemokine，CK)；细胞因子按 其产生部位可以分类为淋巴因子和单核因子，前者包括 IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10、IL-11、 IL-12、IL-13、TNF-b、IFN，而后者包括 IL-1、IL- 8、TNF-a以及 IFN-g。到目前为止，已经发现了 30多 种白细胞介素，有研究发现，IL-12、IL-23和 IL-27与 天然免疫应答和获得性免疫应答均有着重要的关系，因 为这三种细胞因子可促进 T 细胞的活化。 细胞因子作为一种信号分子，通过细胞表面特异性 受体的识别和结合，经信号传导机制的作用转变成细胞 413※专题论述 食品科学 2009, Vol. 30, No. 21 内信使，对细胞产生效应。所有已知的细胞因子受体 均为跨膜糖蛋白，主要可分为 5 类：免疫球蛋白超家 族、趋化因子受体家族以及Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型细胞因 子受体家族。细胞因子通过与其靶细胞上的特异性受体 结合，激活一系列的信号传导分子来完成其信号传导的 使命。而各种细胞因子所具有的不同结构特征，决定 了其信号传导机制也是不同的。例如：IL-1受体等免疫 球蛋白家族成员结合相应的细胞因子后可通过NF-κB通 路将信号传递至细胞核；而趋化因子受体和相应的细胞 因子结合后却是通过 G 蛋白通路传导信号。 细胞因子的作用具有正负两面性，在正常条件下， 细胞因子可通过各种机制来防御和治疗某些疾病，对机 体产生有利的作用，比如促进造血功能和抗肿瘤等；而 在某些特定条件下，又可导致或促进某些疾病的产生， 介导对机体有害的病理学作用，如介导慢性炎症反应 等。细胞因子之间其生物学活性可相互影响，一种细 胞因子的产生可增强或抑制其他细胞因子的某种生物学 作用，表现为协同性或拮抗性。此外，细胞因子的合 成分泌可相互调节，受体的表达可相互调控，共同组 成了细胞因子网络。也就是说，细胞因子通过血液或 淋巴液的传递，以自分泌、内分泌或旁分泌进行细胞 间的通讯和信号交流，以一个复杂的细胞因子网络来控 制机体的免疫防御[ 9 ]。 国内外众多学者已对细胞因子的许多生物学功能进 行了研究。Kullbreg等[30]研究了细胞因子用于真菌感染 的治疗，发现 IL-1对念珠球菌感染的动物具有很好的治 疗效果，同时 IFN-γ对于各类真菌感染对象的免疫抵抗 的调节也具有很好的效果；Kruskal等[31]研究细胞因子用 于免疫缺陷症的治疗，指出细胞因子在免疫缺陷症的治 疗中非常重要，研究发现 IFN-γ对于慢性肉芽肿的治疗 非常有效；Finter [32]研究了细胞因子用于病毒感染的治 疗，发现 IFN-α和 IFN-β对慢性病毒性肝炎及慢性乳头 状瘤病毒感染的治疗尤为有效；Schmielau等[33]探讨了细 胞因子在胰腺癌中的作用。近年来研究发现，细胞因 子的功能能被可溶性的细胞因子受体抑制。免疫耐受 (immunological tolerance)是指机体的免疫系统接触了某种 特定的抗原后，针对该抗原表现出的无应答现象。而 恢复耐受，可以来治疗自身免疫病。Strom等[34]认为， 控制细胞因子可以调节免疫耐受，可以将特定的可溶性 细胞因子受体注射给病人以治疗各种自身免疫紊乱。这 些研究证明，细胞因子对于机体的健康非常重要，细 胞因子疗法的成功也可以鼓舞人们去深入研究体内细胞 因子网络的变化与人体健康的关系。 细胞因子与肠黏膜体液免疫关系密切，比如 IL-6对 肠黏膜中 IgA的表达具有非常重要的作用[35]，从而有效 地调节肠黏膜的体液免疫；而且细胞因子对细胞免疫影 响显著，Bao等[36]研究发现，IFN-γ基因剔除小鼠的肠 黏膜细胞介导的免疫应答明显下降。同时，不同的细 胞因子对 Th细胞亚型的不同作用又可以改变 Th1/Th2的 平衡，从而又间接影响着肠黏膜的细胞免疫。早在 1983 年Kawanishi等[37]证实了 IgA介导的体液免疫应答需要依 赖 T 细胞的协助。 3.2.3 生物活性肽对相关细胞因子网络的影响 从目前的研究来看，可以将生物活性肽对 Th1/Th2 平衡和细胞因子网络的影响都归结于生物活性肽对相关 细胞因子网络的影响。外部刺激对 Th 细胞的影响可以 用对细胞因子类型或量的调节来解释，实质上可能是其 改变了相应细胞中的信号分子和转录因子的组成[26]。人 们已经进行了多种生物活性肽对细胞因子网络的影响， 比如醇溶蛋白、酪蛋白、β- 乳球蛋白和卵清蛋白及其 酶解片段等。Sharmin等[38]通过将一种具有生物活性的 三十一肽内皮素给小鼠注射，发现这种新型的生物活性 肽可以明显提高皮下注射位点处 IL-5的水平，并于注射 后 6h和 24h达到最大值。杨睿悦等[39]通过将海洋蛋白肽 (MPP)和灵芝多糖(GLP)配伍经口给予小鼠，发现其可以 提高辐射引起的受抑制的 T、B 淋巴细胞的增殖能力， 减少炎症因子 IL-1α和免疫抑制因子 IL-10的分泌，并且 能促进 IL-2和 IFN-γ的分泌。也有报道称，海洋胶原肽 可能是通过调节 Th细胞亚群的比例达到提高机体免疫功 能的效果。张春玲等[40]利用从黑麦花粉中提取的生物活 性肽(BP)对小鼠、人和 HL-60(白血病细胞株) 细胞的作 用进行体外研究发现，BP与HL-60细胞共培养 72h时可 促进HL-60细胞的增殖反应，BP减少可溶性 IL-2R 的释 放，这表明 BP可以加强和稳定淋巴细胞表面的 IL-2R， 因此 B P 对淋巴细胞的免疫功能有着重要的调节作用。 Lillard等[41]报道，卵清蛋白肽具有显著增强 CD3+诱导的 CD4+T淋巴细胞的增殖反应以及细胞因子的释放和共刺 激因子的表达。 阿片肽、免疫刺激肽、CPP以及 CGMP 等都可以 从牛乳中获得，乳源性生物活性肽已经成为了人们研究 的热点，其免疫功能也在逐步地被阐释清楚，比如阿 片肽几乎作用于所有的免疫活性细胞，其部分作用是通 过 T淋巴细胞实现的，从细胞介导的免疫应答来说，阿 片肽主要是促进 CD4淋巴细胞的分化、成熟来调节免疫 反应。诸多的研究结果证实，生物活性肽可以明显影 响细胞因子网络，同时细胞因子又同黏膜免疫密切相 关，因此，为人们探讨各种生物活性肽(CGMP等)对肠 黏膜上的 Th细胞及其细胞因子亚群的影响开辟了一条途 径，也为进一步深入地阐明其生物学机制奠定了基础。 3.3 生物活性肽与免疫信号途径 天然免疫和获得性免疫的应答均是通过各种各样的 2009, Vol. 30, No. 21 食品科学 ※专题论述414 信号传递实现的，因此，其信号传递途经的研究是非 常必要的。免疫细胞的表面分布着各种各样的受体。肠 黏膜在防御机体感染的天然免疫中扮演着重要角色，其 发挥防御作用的关键是对病原体的识别，以一种保守的 病原体识别和细胞信号传导机制来执行其功能。这种模 式识别作用是通过模式识别受体(pa t t ern- recogni t ion receptors，PRR)对病原体相关分子模式(pathogen-asso- ciated molecular patterns，PAMP)来实现的。在已经确 定的多个 PPR中，Toll样受体(Toll-like receptors, TLR) 是其中重要的一种，是联系天然免疫和获得性免疫的桥 梁。而初始 T 细胞的活化需要双信号，即特异性抗原 的刺激和来自抗原提呈细胞(APC)的共刺激信号。也就 是说，病原体相关分子模式(PAMP)被APC上的 TLRs识 别后可诱导前炎症因子的释放和共刺激分子的表达，随 后启动获得性免疫 [ 4 2 ]。初始 T 细胞活化后，才能启动 获得性免疫。同样的，体液免疫和细胞免疫也有着自 己的激活通路。免疫信号的传递是将外界信息分子与其 相应受体结合的信号转变为细胞内部可以识别的信号，并 最终引起细胞内蛋白质活性、功能等发生相应的变化[9]。 目前研究较多的一些免疫信号途径主要有 G 蛋白途径、 NF-κB途径、JAK-ATAT途径、Ras-MAPK途径等。 下面以生物活性肽对 Ras途径和NF-κB途径的活化为例 来简单介绍一下。 G蛋白是一类含鸟苷酸的蛋白质，即鸟氨酸调节蛋 白(guanine nucleotide regulatory protein)或GTP结合蛋白 (GTP binding protein)，它存在于细胞外膜内表面，为 生物信息转导过程中关键的中介体，通过与膜受体结 合，将膜受体与配体结合的刺激与下游的效应分子连接 起来，小 G蛋白是一种分子质量为 20～25kD的单体鸟 苷酸结合蛋白。Ras是小 G蛋白家族中的重要一员，可 被多种外部因素活化，能调节细胞的生长，促进增殖。 陈彬等[43]研究了 PNRC多肽通过影响 Ras信号途径抑制 BT-474细胞的增殖，PNRC多肽(proline-rich nuclear re- ceptor coregulatory protein)即富含脯氨酸的核受体辅调节 蛋白，他们设计合成的 PNRC的抗 Ras、PTD融合多肽 可以通过影响 Ras 信号途径抑制乳腺癌细胞的增殖。 NF-κB途径(nuclear factor-κB)因首先发现于 B细 胞 Igκ轻链而得名，是一种非常重要的真核细胞核转录 因子，其可被多种细胞外刺激激活，参与细胞的凋亡、 炎症等生理条件下的基因调控，具有重要的生理和病理 作用。NF-κB 是体内普遍存在、能迅速对刺激产生反 应的重要核转录因子，因参与细胞的凋亡、炎症等生 理条件下的基因调控而受到了越来越多的重视。介导 NF-κB途径活化的因素很复杂，但其最终的结果都是使 NF-κB转位到核内与 DNA结合，发挥转录调控作用， 如产生 IL-1、IL-2、IL-6、IL-8以及 IFN-α、IFN-β等 细胞因子。Jelinkoval等[44]在对小麦醇溶蛋白所诱发的肠 炎和过敏过程中细胞因子的变化情况进行了系统研究， 发现小麦醇溶蛋白在刺激人体单核细胞产生 IL-8和 TNF- α时正是通过的NF-κB途径。Maiuri等[45]研究发现，醇 溶蛋白可以通过 N F -κB 途径增加 N O 合成诱导基因 (inducible nitric oxide synthase，iNOS)在 IFN-g 刺激的 巨噬细胞中的表达。但是醇溶蛋白在肠道黏膜细胞中诱 导 iNOS的分子机制却还不是很清楚[46]，有待于进一步 的研究证实。吴学玲等[47]采用免疫细胞化学方法证实了 LBP(脂多糖结合蛋白)抑制肽 P12可以显著抑制 LPS诱导 的小鼠内毒素血症肺组织 NF-κB的活化，表明这种生 物活性肽对内毒素血症可能具有潜在的预防和早期治疗 作用。Tan等[48]利用免疫组化等实验方法研究了不同的 肺内调节肽对 NF-κB的调控效果，发现 VIP(血管活性 肠肽)和 EGF(表皮生长因子)可通过下调NF-κB激活而减 轻炎症反应，而 ET-1(内皮素 1)和 CGRP(降钙素基因相关 肽)可通过上调 ICAM-1转录及 NF-κB激活，从而加大 炎症反应。 可见，NF- κB、Ras 等免疫信号途径与炎症等病 理生理反应有着密切的联系。因此，对于任何一种生 物活性肽到底如何刺激某种淋巴细胞产生相关细胞因 子，信号途径的研究就成为了阐释其分子免疫机制的首 要任务。越来越多的相关研究也为本实验室进一步研究 CGMP对肠黏膜免疫调控的影响提供了有价值的参考。 4 展 望 Bailey[49]总结了有关黏膜免疫的研究成果，对未来 的研究方向进行了简单说明，认为人们在黏膜免疫功能 的研究中已经取得了巨大的进展，Th17细胞等越来越多 的新发现与研究可以有助于深入研究黏膜免疫的复杂 性；在特定条件下通过生物活性物质对黏膜免疫系统进 行控制可以提高其免疫应答的效率。生物活性肽就是其 中一种非常重要的生物活性物质。 综上所述，生物活性肽的免疫活性已经成为了近年 来的研究热点，许多相应的研究成果也已见报道，同 时许多免疫信号途径也得以阐释。而肠道在作为人体内 最大分泌器官的同时[50]，也以各种免疫调节影响着机体 的健康。拥有巨大表面积的肠黏膜上不仅分布着免疫组 织，借助于对 SIgA 和细胞因子网络的调节来控制其体 液免疫和细胞免疫的应答。生物活性肽与免疫的关系是 非常密切的，但只有在分子水平上就生物活性肽对免疫 的影响进行深入地研究，才能更有力地为生物活性肽对 机体健康的促进作用提供佐证。因此，围绕肠黏膜系 统来研究某一种生物活性肽(比如 CGMP)对一些免疫分子 和免疫信号途径的影响将具有重要的现实意义。 415※专题论述 食品科学 2009, Vol. 30, No. 21 参考文献： [1] RESCIGNO M, CHIEPPA M. Gut-level decisions in peace and war[J]. Nature Medicine, 2005, 11(3): 254-255. [2] BAYLISS W M, STARLING E H .The mechanism of pancreatic secretion [J]. Journal of Physiol, 1902, 28(5): 325-353. [3] MOLLER N P, SCHOLZ-AHRENS K E, ROOS N, et al. Bioactive peptides and proteins from foods: indication for health effects[J]. Eur J Nutr, 2008, 47: 171-182. [4] MEISEL H, FRISTER H, SCHLIMME E. Biologically active peptides in milk proteins[J]. Zeitschriftfur Ernahrungswiss, 1989, 28: 267-278. [5] COHEN S. Isolation of a mouse submaxillary gland protein accelerating incisor eruption and eyelid opening in new-born animal[J]. J Biol Chem, 1962, 237: 1555-1562. [6] BOUHALLAB S, MOLLE D, LEONIL J. Tryptic hydrolysis of caseinomacropeptide in membrane reactor: preparation of bioactive peptides [J]. Biotechnology Letters, 1992, 14(9): 805-810. [7] PERDIGON G, VINTINI E, ALVAREZ S, et al. Study of the possible mechanisms involved in the mucosal immune system activation by lactic acid bacteria[J]. J Dairy Science ,1999, 82: 1108-1114. [8] 10th International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology: The three lines of defense in human intestine[C]. Paris: Danone Nutritopics, 2002, 25: 1-17. [9] 杨贵贞. 医学免疫学[M]. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2003: 72-238. [10] 金伯泉. 细胞和分子免疫学[M]. 2版. 北京: 科学出版社, 2001: 539- 581. [11] GOLDBLUM R M. The role of IgA in local immune protection[J]. Journal of Clinical Immunology, 1990, 10(6):64S-71S. [12] CAZAC B B, ROES J. TGF-β receptor controls B cell responsiveness and induction of igA in vivo[J]. Immunity, 2000, 13: 443-451. [13] STANISZ A M, BEFUS D, BIENENSTOCK J. Differential effects of vasoactie intestinal peptide, substance P, and somatostatin on immuno- globulin synthesis and proliferations by lymphocytes from Peyer′s patches, mesenteric lymph nodes, and spleen[J]. J Immunol, 1986, 136: 152- 156. [14] 李杭, 吴国豪, 陈吉. 胰高糖素样肽 2对肠道缺血再灌注小鼠黏膜免 疫变化的影响[J]. 中华胃肠外科杂志, 2006, 9(1): 67-70. [15] 杨小军, 左伟勇. 面筋蛋白的胃蛋白酶酶解物对大鼠免疫功能的影 响[J]. 南京农业大学学报, 2004, 27 (4): 69-72. [16] KITAMURA H, OTANI H. Fecal IgA levels in healthy persons who ingested cakes with or without bovine casein phosphopeptides[J]. Milchwissenschaft, 2002, 57(11/12): 611-614. [17] 杨玉荣, 佘锐萍, 张日俊, 等. 大豆生物活性肽对肉鸡肠道黏膜上皮 内淋巴细胞和IgA+生成细胞的影响[J]. 中国预防兽医学报, 2006, 28 (4): 412-415. [18] 陈绪卓, 陈庆森. 甜乳清粉中酪蛋白糖聚肽(CGMP)的分离及刺激小 鼠肠道分泌 IgA特性的研究[J].食品科学, 2007, 28(6): 327-331. [19] MOSMANN T R, CHERWINSKI H, BOND M W, et al. Two types of murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lym- phokine activities and secreted proteins[J]. J Immunol, 1986, 136: 2348- 2357. [20] AKAI P S, MOSMANN T R. Primed and replicating but uncommitted T helper precursor cells show kinetics of differentiation and commitment similar to those of naive T helper cells[J]. Microbes and Infection, 1999, 1: 51-58. [21] MOSMANN T R, SAD S. The expanding universe of T-cell subsets: Th1,Th2 and more[J]. Immunology Today,1996, 17(3):138-146. [22] ABEHSIRA-AMAR O, GIBERT M, JOLIY M, et al.IL-4 plays a dominant role in the differential development of Th0 into Th1 and Th2 cells[J]. J Immunol, 1992, 148: 3820-3829. [23] MITCHISON N A, SCHUHBAUER D, MULLER B. Natural and induced regulation of Thl and Th2 balance [J]. Springer Semin Immunopathol, 1999, 21: 199-210. [24] MOSMANN T R, KOBIE J J, QUATAERT S A, et al. T helper cytokine patterns: defined subsets, random expression, and external modulation[J]. Immunol Res, 2009(6):1-12. [25] MULLER B, GIMSA U, MITCHISON N A. et al. Modulating the Thl Th2 balance in inflammatory arthritis [J]. Springer Semin Immunopathol, 1998, 20: 188-196. [26] RIEKO S, SATORU Y, TAEKO I, et al. Th1/Th2-balance in anterior chamber-associated immune deviation by alloantigen [J]. Laboratory Investigation, 2002, 240: 154-159. [27] DUARTE I, KAMRADT T. Th1/Th2 balance in infection[J]. Springer Semin Immunopathol, 1999, 21: 317-338. [28] SHURIN M R, LU L, KALINSKI P, et al. Th1/Th2 balance in cancer, transplantation and pregnancy[J]. Springer Semin Immunopathol, 1999, 21: 339-359. [29] 陶国华, 曹兴建. Th细胞检测研究的现状[J]. 临床检验杂志, 2005, 23(3): 232-233. [30] KULLBREG B J, VANTWOUT J W. Cytokines in the treatment of fungal infections[J]. Biotherapy, 1994(7): 195-210. [31] KRUSKAL B A, EZEKOWITZ A B. Cytokines in the treatment of primary immunodeficiency[J]. Biotherapy 1994(7): 249-259. [32] FINTER N B. Cytokines in the treatment of virus infections[J]. Biotherapy, 1994(7): 151-159. [33] SCHMIELAU J, KALOTHOFF H, ROEDER C, et al. The role of cytokines in pancreatic cancer[J]. International Journal of Pancreatology, 1996, 19: 157-163. [34] STROM T B, KOULMANDA M. Cytokines related therapies for au- toimmune disease[J]. Current Opinion in Immunology, 2008, 20: 676- 681. [35] RAMSAY A J, HUSBAND A J, RAMSHAW I A, et al. The role of interleukin-6 in mucosal IgA antibody responses in vivo[J]. Science, 1994, 264: 561-563. [36] BAO S, BEAGLEY K W, FRANCE M P. et al . Interferon-gamma plays a critical role in intestinal immunity against Salmonella typhimurium infection[J]. Immunology, 2000,99(3): 464-472. [37] KAWANISHI H, SALTZMAN L, TROBER W. Me