Білки забезпечують харчові переваги як необхідні компоненти здорового харчування. Організм метаболізує білки, виробляючи гормони, антитіла, ферменти та різні компоненти тканин/органів, включаючи м’язи. Білки складаються з довгих ланцюгів амінокислот, що складають будівельні блоки, пов’язані між собою пептидними зв’язками. У своїй природній формі білки нелегко всмоктуються з травного тракту в кров. Травні ферменти шлунку та кишечника повинні спочатку розірвати пептидні зв’язки. Процес травлення розщеплює білки на більш короткі ланцюги амінокислот, які називаються пептидами, які організм може легко засвоїти. Харчова ефективність (відсоток білка в нашому раціоні, який використовується для харчової користі організму) залежить від здатності наших травних ферментів розщеплювати пептидні зв'язки і вивільняти пептиди.

Пептиди, що виділяються під час перетравлення білка, також можуть мати терапевтичну мету1. Наприклад, реактивні форми кисню (АФК) - це токсичні сполуки, які утворюються в періоди метаболічного або екологічного стресу. Пептиди несуть вільні електрони, які нейтралізують АФК, яким потрібен додатковий електрон, щоб стати нереактивним. Токсичні побічні ефекти АФК включають пошкодження ДНК (наслідки, що викликають рак) або пошкодження структурних компонентів мозку (нейродегенеративні ефекти, наприклад, хвороба Альцгеймера). Приймаючи вільні електрони від пептидів, АФК нейтралізуються і можна запобігти їх токсичним побічним ефектам (ефект, відомий як видалення сміття).

Через їх терапевтичний ефект деякі пептиди вважаються “біоактивними” і можуть служити інструментом для профілактики чи лікування різних захворювань людини1. Однак біоактивні пептиди в раціоні, як правило, недостатньо концентровані, щоб всмоктуватися в кров на достатньо високих рівнях, щоб надати їх біоактивні ефекти. Для вирішення цієї проблеми біоактивні пептиди виробляються в концентрованій формі шляхом процесу, який називається перетравленням in vitro. Травлення in vitro використовує травні ферменти для відділення (перетравлення) білків, утворюючи специфічні типи біоактивних пептидів. Цей метод можна налаштувати за допомогою використання мікробних ферментів, які є більш ефективними, ніж травні ферменти, які зазвичай присутні в нашому шлунково-кишковому тракті.

Білок гідролізату гороху (PPH)

У моїй дослідницькій програмі ми скористались перетравленням in vitro, щоб перетворити білок гороху жовтого поля в біоактивні пептиди, які називаються гідролізатом білка гороху (PPH). Жовтий горошок - бобова культура для споживання людиною та тваринами. Білки гороху жовтого поля засвоюються in vitro, і після трьох годин перетравлення мікробними ферментами будь-який неперетравлений білок відокремлюється від біоактивних пептидів. На завершальній стадії процесу виділені біоактивні пептиди сушать з утворенням PPH2.

Випробування на тваринах та людях показали, що PPH має знижуючий артеріальний тиск (гіпотензивний) ефект 2. Ми протестували PPH як інгібітор ренін-ангіотензинової системи (RAS). RAS - основний метаболічний шлях, який регулює кров’яний тиск у людини (рис. 1). В умовах in vitro ми виявили, що PPH зміг блокувати функцію (інгібувати) двох основних ферментів, що діють на RAS: ренін та ангіотензинперетворюючий фермент (АПФ). Спонтанно гіпертонічних щурів (тісно моделюючи гіпертонію [високий кров'яний тиск] у людей) годували PPH протягом гострого (24 години) та тривалого (п'ять тижнів) періодів. Під час гострого та тривалого періодів годування щури, що спонтанно страждали гіпертонічною хворобою, що годували PPH, мали знижений систолічний артеріальний тиск (SBP) 2,3.

Так званий хан-щур: SPRD-cy - це тваринна модель хронічного захворювання нирок (ХХН), яка також використовувалася для тестування PPH як антигіпертензивного засобу. Нирки Хана: Щури SPRD-cy містять велику кількість кіст, які, як відомо, активують SAR та сприяють гіпертонії. Відомо, що гіпертонія збільшує ризик серцево-судинних захворювань. Насправді ми виявили, що PPH був ефективним у зменшенні SBP у щурів Han: SPRD-cy. Під час восьмитижневого експерименту з годуванням PPH додавали в корм для щурів Han: SPRD-cy і спричиняли зниження SBP на 29 мм рт.ст. та зниження діастолічного артеріального тиску (DPB) на 25 mmHg3. PPH також суттєво збільшив виділення сечі порівняно з Han: SPRD-c щурами, які не отримували PPH. На додаток до антигіпертензивного ефекту, наші дані свідчать про те, що PPH може також покращувати роботу нирок та збільшувати виділення сечі в умовах ХХН.

Ці експерименти на тваринах дали обґрунтування для тестування PPH як антигіпертензивного засобу у людей-добровольців. PPH додавали до апельсинового соку, який споживали добровольці з легкою гіпертензією та нормальною функцією нирок. Під час тритижневого випробування годування спостерігалося значне зниження СД у добровольців, які споживали PPH, порівняно з плацебо (лише апельсиновий сік). Ще однією потенційною перевагою PPH для здоров’я є те, що було показано, що він є імуномодулюючим агентом. Наприклад, активовані імунні клітини (макрофаги, схильні до дії ліпополісахаридів) виробляють на 80% менше протизапальних засобів при лікуванні PPH4. Коли PPH вводили мишам перорально, спостерігалося збільшення активності їх перитонеальних макрофагів, на додаток до більшої стимуляції імунної відповіді на слизовій оболонці кишечника. Технологія виробництва PPH була ліцензована AOR Inc., щоб зробити PPH доступною для споживачів.

Білковий гідролізат конопляного насіння (HPH)

Моя дослідницька програма також досліджувала антигіпертензивні ефекти пептидів, що утворюються в результаті ферментативного перетравлення білків насіння конопель (HPH) 5. Ми виявили, що при введенні молодим системним щурам-гіпертонікам ВПЛ запобігав розвитку гіпертонії. Молоді системні щури-гіпертоніки, яких годували HPH, підтримували нормальний систолічний артеріальний тиск (120 мм рт. Ст.) Протягом восьмитижневого експерименту6. Для порівняння, у молодих системних щурів-гіпертоніків, які не отримували HPH (контрольна дієта), розвинулася гіпертонія із систолічним артеріальним тиском 158 мм рт.

У дорослих системних гіпертонічних щурів з повною гіпертонічною хворобою включення HPH у раціон призвело до значного зниження SBP. Плазмовий аналіз підтвердив, що HPH знижує рівень реніну та АПФ у крові, підтримуючи спостережуване зниження SBP. Отже, HPH мав профілактичний та терапевтичний ефект у системних гіпертонічних щурів.

На додаток до цих антигіпертензивних ефектів, HPH мав антиоксидантні властивості, включаючи здатність нейтралізувати високореактивні види (вільні радикали та іони металів) та пригнічувати вироблення пероксильних радикалів (перекисне окислення ненасичених жирних кислот) 7. HPH також суттєво знизив перекиси ліпідів у плазмі крові та підвищив рівень антиоксидантних ферментів8. У сукупності ці результати свідчать про те, що HPH виступав як багатофункціональний агент із здатністю одночасно знижувати артеріальний тиск, пероксиди ліпідів у плазмі та токсичні вільні радикали.

біоактивні
Фігура 1: Вплив PPH та HPH на систему ренін-ангіотензин. Знижуючи артеріальний тиск, нирки виділяють ренін, який перетворює ангіотензиноген (секретується печінкою) в ангіотензин I. АПФ (ангіотензинперетворюючий фермент), що виділяється легенями, перетворює ангіотензин I в ангіотензин II. Ангіотензин II діє на судини, стимулюючи звуження судин (звуження), що підвищує артеріальний тиск. Ангіотензин II також стимулює наднирники до секреції альдостерону, який стимулює нирки до реабсорбції солі та води. PPH (гідролізат білка гороху) та HPH (гідролізат конопельних насінин) можуть нормалізувати високий кров'яний тиск (гіпертонію), знижуючи рівень реніну та АПФ, блокуючи таким чином перетворення ангіотензиногену в ангіотензин II.

Ключові терміни

Білковий гідролізат насіння конопель (HPH) - це термін для біоактивних пептидів, що виробляються з насіння конопель (з видів рослин Cannabis sativa) в процесі перетравлення in vitro. Встановлено, що HPH має антигіпертензивний та антиоксидантний ефект.

Біоактивні білки

Залізодефіцитна анемія (МАР) - глобальна проблема, яка зачіпає близько чверті населення планети. IDA сприяє розвитку декількох станів, включаючи аномально швидке серцебиття (тахікардія), серцеву недостатність та, серед жіночого населення, підвищений ризик ускладнень до або після пологів. Сучасні підходи до лікування передбачають використання неорганічних солей заліза, які споживаються всередину у дуже високих дозах. Використовуються дуже високі дози неорганічного заліза, оскільки неорганічне залізо має відносно погану розчинність і низьку абсорбцію з шлунково-кишкового тракту. Проблема полягає в тому, що завжди є велика кількість неабсорбованого заліза, яке може спричинити негативні побічні ефекти, такі як запор та інші шлунково-кишкові захворювання.

Моя дослідницька програма зосереджена на розробці білка, альтернативного неорганічному залізу, як лікування ІДА. Фітоферритини складаються із залізного ядра, укладеного в білкову клітку. Ці органічні форми заліза розчинні і легко розщеплюються в шлунково-кишковому тракті, щоб звільнити їх залізо. Отже, феритини можуть служити більш ефективним джерелом заліза для лікування МАР порівняно з неорганічними добавками заліза, що використовуються в даний час.

Для досягнення цієї мети ми розробили метод отримання концентрату фітоферитину з насіння бобових культур. Процес екстракції повністю водний і утворює концентрати фітоферитину, які забезпечують до 50 мг

на 100г заліза. Ми підрахували, що доза для дорослих лише 300 мг концентрату фітоферитину на добу (який можна поставляти в одній капсулі) забезпечить достатньо заліза для задоволення добової потреби в залізі та запобігання або лікування ВДА. Розробляються плани перевірити ефективність цього фітоферритину у відповідній тваринній моделі АІФ, перш ніж переходити до випробувань на втручанні людини. Цей проект з фітоферитину частково фінансувався за рахунок гранту на дослідження від AOR Inc.

Завершення

Ринок натуральних терапевтичних продуктів продовжує швидко зростати через значний попит споживачів, які все більше опікуються питаннями здоров'я. Цей попит зумовлений зниженим ризиком негативних побічних ефектів, пов’язаних із природними методами лікування. На ринку природних продуктів використання білків та пептидів викликало великий інтерес завдяки їх простоті виробництва та безпеці продуктів. Цілі білки можуть бути використані для забезпечення біоактивних ефектів, але попереднє перетравлення пептидів менших розмірів, здається, є оптимальним шляхом для розробки природних терапевтичних засобів. Загалом, пептиди, отримані з гідролізованих білків, легше засвоюються та надають сприятливий вплив на організм людини. Такі переваги для здоров’я включають зниження високого кров’яного тиску, нейтралізацію окисного стресу та підтримку нормальної роботи імунної системи. Незважаючи на те, що ці переваги для здоров'я були продемонстровані на тваринах, існує імпульс для досліджень на втручанні людини, щоб підтримати прийняття на ринок біоактивних білків та пептидів як безпечних та ефективних терапевтичних засобів.

Список літератури

1. Udenigwe CC, Aluko RE. Біоактивні пептиди, отримані з харчових білків: виробництво, переробка та потенційні переваги для здоров'я. J. Food Sci.2012; 71: R11-R24. (1. Udenigwe CC, Aluko RE. Біоактивні пептиди, отримані з харчових білків: виробництво, переробка та потенційні переваги для здоров'я. J. Food Sci. 2012; 71: R11-R24).

  1. Li H та ін. Артеріальний тиск, що знижує дію гідролізату білка гороху на гіпертонічних щурів та людей. J. Agric. Food Chem.2011; 59: 9854-9860. (2. Li H, et al. Артеріальний тиск зменшує дію гідролізату білка гороху на щурів-гіпертоніків та людей. J. Agric. Food Chem. 2011; 59: 9854-9860).

  1. Гіргіх А.Т. та ін. Антигіпертензивні властивості гідролізату білка гороху під час короткострокового та тривалого перорального введення спонтанно гіпертонічним щурам. J. Food Sci.2016; 81: H1281-H1287. (3. Girgih AT, et al. Антигіпертензивні властивості гідролізату білка гороху під час короткочасного та тривалого перорального прийому спонтанно гіпертонічним щурам. J. Food Sci. 2016; 81: H1281-H1287).

  1. Ndiaye F та ін. Антиоксидантні, протизапальні та імуномодулюючі властивості ферментативного білкового гідролізату з насіння жовтого гороху. Eur. J. Nutr. 2012; 51: 29-37. (4. Ndiaye F, et al. Антиоксидантні, протизапальні та імуномодулюючі властивості ферментативного білкового гідролізату з насіння жовтого гороху. EUR. J. Nutr. 2012; 51: 29-37.

  1. Гіргіх А.Т. та ін. Кінетика пригнічення ферментів та антигіпертензивна дія гідролізатів білка насіння конопель (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc.2011; 88: 1767-1774.

Гіргіх А.Т. та ін. Кінетика пригнічення ферментів та антигіпертензивна дія гідролізатів білка насіння конопель (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc.2011; 88: 1767-1774.

  1. Гіргіх А.Т. та ін. Профілактичні та лікувальні ефекти гідролізату білкової їжі насіння конопель (Cannabis sativa L.) проти високого кров'яного тиску у щурів, що спонтанно страждають на гіпертонію. Eur. J. Nutr. 2014; 53: 1237–1246. (6. Girgih AT, et al. Профілактичні та лікувальні ефекти білкового гідролізату з борошна насіння конопель (Cannabis sativa L.) проти високого кров’яного тиску у щурів із спонтанною гіпертензією. EUR. J. Nutr. 2014; 53: 1237-1246).

  1. Гіргіх А.Т. та ін. Антиоксидантні властивості in vitro фракцій гідролізату білка конопель (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc.2011; 88: 381-389. (7. Girgih AT, et al. In vitro антиоксидантні властивості фракцій гідролізату конопляного білка (Cannabis sativa L.). Jam. Chemical oil Soc. 2011; 88: 381-389).