于文皓,祁艷霞,靳 艷

(1. 大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧 大連 116023;2. 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所, 中國科學(xué)院分離分析化學(xué)重點實驗室, 遼寧 大連 116023)

人乳是新生兒最理想的天然食物,富含新生兒生長發(fā)育所需要的各種重要營養(yǎng)成分[1]。蛋白質(zhì)是人乳最重要的營養(yǎng)成分之一,人乳中蛋白質(zhì)含量豐富且種類繁多。人乳蛋白質(zhì)不僅為嬰兒提供營養(yǎng),人乳中的乳鐵蛋白、溶菌酶等活性蛋白質(zhì)還對嬰兒免疫系統(tǒng)的形成、腸道菌群的構(gòu)建起關(guān)鍵作用[2]。人乳蛋白質(zhì)可分為酪蛋白(casein)、乳清蛋白(whey)和黏蛋白(mucin)3部分,其中黏蛋白也稱為乳脂球膜蛋白(milk fat globule membrane, MFGM)[3]。人乳蛋白質(zhì)的含量和組成差異不僅存在于個體之間,而且在哺乳期內(nèi)呈動態(tài)變化。人乳中總蛋白質(zhì)含量隨著哺乳期的延長呈下降趨勢,初乳(產(chǎn)后兩天)中蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為14～16 g/L,成熟乳(產(chǎn)后14天后)中蛋白質(zhì)含量逐漸降低為8～10 g/L。人乳中酪蛋白和乳清蛋白的比例在哺乳期內(nèi)也是變化的,在泌乳期0～100天的過程中人乳中的蛋白質(zhì)組分由80%乳清蛋白20%酪蛋白變?yōu)槿榍宓鞍缀屠业鞍赘髡技s50%[1]。

長期以來,由于分析檢測方法的限制,對人乳蛋白質(zhì)的研究大多停留在高豐度蛋白質(zhì)的層面,對于低豐度蛋白質(zhì)、翻譯后修飾蛋白的研究非常有限[3]。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在人乳蛋白質(zhì)研究中的應(yīng)用,對人乳蛋白質(zhì)的研究從宏量營養(yǎng)研究進(jìn)入微量營養(yǎng)研究階段[4]。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人乳蛋白質(zhì)的組成和動態(tài)變化研究、人乳中翻譯后修飾蛋白如磷酸化蛋白、糖基化蛋白、人乳與其他物種乳汁的差異比較等研究中。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)不僅揭示了人乳蛋白質(zhì)的組成及功能,還用于嬰兒過敏、乳母乳腺癌的診斷等相關(guān)疾病的研究[5]。本文對蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于人乳蛋白質(zhì)研究中的最新成果進(jìn)行綜述。

1 利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究人乳蛋白質(zhì)組成

1.1 人乳蛋白質(zhì)組成及動態(tài)變化的研究

蛋白質(zhì)含量是人乳最重要的營養(yǎng)指標(biāo)之一,目前常采用凱氏定氮法測定人乳總蛋白質(zhì)含量,并以此作為衡量人乳蛋白質(zhì)的主要指標(biāo)。人乳中蛋白質(zhì)種類較多,乳清蛋白包括α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、血清白蛋白、乳鐵蛋白、骨橋蛋白等,酪蛋白包括α-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白等。由于人乳蛋白質(zhì)含量是動態(tài)變化的,因此單一蛋白質(zhì)的含量更能真實反映人乳的營養(yǎng)狀況。但是目前常用的蛋白質(zhì)分析方法如高效液相色譜法、免疫法等均需要蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品,而商品化的人乳單一蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品非常有限,因此長久以來并沒有較理想的人乳單一蛋白質(zhì)的含量分析方法。

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)也被應(yīng)用于定量分析人乳中單一蛋白質(zhì)。陳啟等[6]篩選了來源于人乳α-乳白蛋白的多肽CELSQLLK作為特征多肽,以同位素標(biāo)記的特征多肽作內(nèi)標(biāo)物,建立了LC-MS/MS分析人乳α-乳白蛋白含量的方法。利用該方法分析了447份人乳樣品,其中α-乳白蛋白的含量為300～450 mg/100 g人乳。該方法不受標(biāo)準(zhǔn)品的限制,具有較高的穩(wěn)定性和特異性,可用于對不同階段的人乳α-乳白蛋白的定量分析。Liao等[7]建立了基于強度的無標(biāo)記定量方法(intensity-based absolute quantification, iBAQ)結(jié)合LC-MS/MS定量分析人乳中3種酪蛋白。該方法根據(jù)LC-MS/MS無標(biāo)記定量的質(zhì)譜數(shù)據(jù)計算3種酪蛋白所占比例,再根據(jù)總氨基酸的含量分別計算3種酪蛋白的濃度。利用該方法分析88份人乳樣品的酪蛋白,3種酪蛋白的質(zhì)量濃度分別為:α-酪蛋白,0.04～1.68 g/L;β-酪蛋白,0.04～4.42 g/L;κ-酪蛋白,0.10～1.72 g/L。該方法的特點在于:(1)改變了將酪蛋白與乳清蛋白分離后再分別測定蛋白質(zhì)含量的傳統(tǒng)分析方式,利用蛋白質(zhì)組學(xué)的方法直接對樣品進(jìn)行分析,避免了因分離不徹底而導(dǎo)致測定含量不準(zhǔn)確的問題;(2)用肽基N-糖苷酶(peptidylN-glycosidase F, PNGase F)脫除蛋白質(zhì)上的糖基,避免蛋白翻譯后修飾對準(zhǔn)確性造成影響。利用該方法測定的乳清蛋白與酪蛋白的比例為45∶55～97∶3,乳清蛋白與酪蛋白的比例隨著哺乳期延長而升高,這一結(jié)論與目前所認(rèn)為的乳清蛋白與酪蛋白的比例隨哺乳期延長而降低的結(jié)論截然相反,該方法是否準(zhǔn)確反映了酪蛋白與乳清蛋白比例還需更多數(shù)據(jù)的驗證。

人乳的組成在哺乳期內(nèi)呈動態(tài)變化,定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)已應(yīng)用于人乳蛋白質(zhì)在哺乳期的動態(tài)變化研究中。Zhang等[8]利用串聯(lián)質(zhì)譜標(biāo)記(tandem mass tag, TMT)的定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù),研究了人乳乳清蛋白在一年內(nèi)的變化規(guī)律。在10位乳母的人乳樣品中共鑒定到1 333個乳清蛋白,對其中615個乳清蛋白在一年的哺乳期內(nèi)的變化規(guī)律進(jìn)行定量跟蹤研究。結(jié)果表明,人乳中糖蛋白的豐度在哺乳期內(nèi)的變化與人乳中酶的表達(dá)水平相關(guān);在哺乳后期,脂肪酸合成酶和硫酯酶的豐度上調(diào),而載脂蛋白和血管生成素相關(guān)蛋白的豐度下調(diào),說明人乳中的脂肪酸在哺乳初期主要來源于血液,隨著哺乳期延長逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閬碓从谌橄賰?nèi)合成。Zhang等[9]利用二甲基同位素標(biāo)記的LC-MS/MS技術(shù),定量研究了人乳蛋白質(zhì)在哺乳期6個月內(nèi)的變化規(guī)律。分別定性和定量了247和200個乳清蛋白,來源于不同個體、不同哺乳期的人乳樣品中的乳清蛋白種類呈現(xiàn)高度相似性(重疊率為80%);定量研究的結(jié)果表明,個體和哺乳期引起人乳乳清蛋白含量的差別;同時發(fā)現(xiàn),乳鐵蛋白等活性蛋白質(zhì)的含量變化與嬰兒消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)成熟程度密切相關(guān)。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究人乳單一蛋白質(zhì)含量變化及其與個體、哺乳期的相關(guān)性,不僅可以揭示人乳蛋白質(zhì)變化的生理學(xué)意義,還可以深入了解嬰兒的營養(yǎng)需求,對于嬰兒配方奶粉的設(shè)計與研發(fā)具有指導(dǎo)意義。

1.2 人乳蛋白質(zhì)與牛乳蛋白質(zhì)的差異研究

牛乳是目前嬰兒配方奶粉的主要基料來源,研究牛乳與人乳的蛋白質(zhì)差異對于研發(fā)更適合嬰兒生長所需的配方奶粉具有重要的意義。Zhang等[10]利用二甲基同位素標(biāo)記法結(jié)合二維線性離子阱靜電軌道阱組合式高分辨質(zhì)譜(LTQ-Orbitrap),分別分析人乳和牛乳中的乳清蛋白,研究了人乳和牛乳乳清蛋白在泌乳期內(nèi)的定量變化規(guī)律。人乳和牛乳中的酶、轉(zhuǎn)運蛋白和免疫球蛋白等蛋白質(zhì)在生物功能上呈現(xiàn)高度相似,但在含量上存在顯著差異。人乳中膽汁鹽激活脂肪酶較為豐富,而牛乳中胰核糖核酸酶更為突出;與牛乳相比較,隨著泌乳期的延長人乳免疫相關(guān)蛋白質(zhì)的減少速度更慢。Yang等[11]利用同位素標(biāo)記定量(isobaric tags for relative and absolute quantification, iTRAQ)的LC-MS/MS技術(shù),對人和牛的初乳和成熟乳的乳清蛋白進(jìn)行了研究。在乳清蛋白中共定量了584種蛋白質(zhì),其中424種在人乳和牛乳中存在差異;通過GO功能注釋(gene ontology)和KEGG代謝通路(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析兩者的差異蛋白質(zhì),這些差異表達(dá)的蛋白質(zhì)參與的KEGG途徑主要涉及補體和凝血級聯(lián)反應(yīng)、對刺激的反應(yīng)等生物調(diào)節(jié);人乳和牛乳的差異乳清蛋白中有20種與酶調(diào)節(jié)活性相關(guān)、13種與免疫相關(guān),結(jié)果表明牛乳與人乳在乳清蛋白部分存在較大差異。Yang等[12]用同樣的方法對人乳和牛乳中的乳脂肪球膜蛋白進(jìn)行了研究,在乳脂肪球膜蛋白中共定量到411種蛋白質(zhì),文中討論了這些蛋白質(zhì)的生理學(xué)意義。與二甲基同位素標(biāo)記法相比,TMT標(biāo)記和iTRAQ標(biāo)記法對樣品分級處理,經(jīng)質(zhì)譜可以鑒定到更多的蛋白質(zhì),因此在人乳中低豐度蛋白質(zhì)的鑒定中應(yīng)用更廣泛。

2 利用修飾蛋白質(zhì)組學(xué)研究人乳糖蛋白和磷酸化蛋白

2.1 人乳中糖蛋白的研究

人乳中含有豐富的糖蛋白,人乳中的糖蛋白具有廣譜的抗病菌功能,可以保護嬰兒免受細(xì)菌、真菌和病毒等病原體入侵[13-15],因此研究人乳糖蛋白對于嬰兒健康具有非常重要的作用。人乳中乳清蛋白和乳脂球膜蛋白中大多蛋白質(zhì)都是糖蛋白,酪蛋白中只有κ-酪蛋白是糖蛋白。寡糖是人乳最重要的組成之一,人初乳和成熟乳中的寡糖含量分別為22～24 g/L和12～13 g/L,高含量的人乳寡糖不僅掩蓋了糖蛋白上糖的質(zhì)譜信號,而且對確認(rèn)糖基來源造成干擾。為了解決這個問題,Dallas等[16]利用冰乙醇先除去人乳寡糖,再用PNGase F酶對樣品進(jìn)行脫除糖鏈處理,用碳材料分別富集脫糖鏈樣品和未脫糖鏈樣品中的糖,利用Chip-TOF MS分析糖鏈。比較脫糖鏈樣品與未脫糖鏈樣品,脫糖鏈樣品中比未脫糖鏈樣品中豐度高兩倍以上的糖認(rèn)定為源于糖蛋白。利用該方法首次鑒定到糖蛋白上的糖鏈52個,其中25個是在人乳中首次發(fā)現(xiàn);在鑒定的52個糖鏈中,65%為巖藻糖,38%為唾液酸,25%既有巖藻糖也有唾液酸。

乳脂肪球膜是在乳中負(fù)責(zé)包裹甘油三酯形成脂肪球的一類蛋白,約占人乳中蛋白質(zhì)含量的2%～4%。乳脂肪球膜蛋白是糖基化程度很高的蛋白質(zhì),其中乳凝集素和嗜乳脂蛋白等已被證實具有抗菌、抗病毒的功能,因此乳脂肪球膜蛋白近年來受到越來越多的關(guān)注[2]。Yang等[17]利用凝集素富集糖蛋白、PNGase F脫除糖鏈的方法制備樣品,利用LC-MS/MS技術(shù)研究了人、馬、駱駝等8種哺乳動物的乳脂球膜蛋白的蛋白質(zhì)N-糖基化情況。在所研究的樣品中共鑒定到399個N-糖基化蛋白的677個糖基化位點,GO分析顯示這些糖蛋白主要來源于細(xì)胞的膜組分,其中大部分與刺激、轉(zhuǎn)運、免疫功能相關(guān)。Cao等[18]采用凝集素富集糖蛋白、LC-MS/MS分析、無標(biāo)記(Label-free)的定量方法研究了人初乳和成熟乳中的乳脂肪球膜蛋白,在初乳和成熟乳的乳脂肪球膜中共鑒定到506個N-糖蛋白上的912個N-糖基化位點,其中有220個N-糖蛋白的304個N-糖基化位點在初乳和成熟乳中差異表達(dá)。GO分析顯示這些N-糖蛋白主要來源于細(xì)胞器和細(xì)胞膜組分,與“蛋白結(jié)合”功能相關(guān)。通過人初乳和成熟乳中的N-糖蛋白及糖基化位點研究,定性和定量比較了人初乳和成熟乳在糖蛋白組成和生物學(xué)功能上的差異。同一研究小組[19]采用同樣的方法分別對人初乳和成熟乳中乳清蛋白的N-糖基化蛋白進(jìn)行定性和定量研究,在初乳乳清蛋白中鑒定到來源于63個蛋白質(zhì)上的110個N-糖基化位點,在成熟乳的乳清蛋白中鑒定到來源于53個蛋白質(zhì)上的91個N-糖基化位點,其中有38個蛋白質(zhì)的68個糖基化位點在人的初乳和成熟乳乳清中差異表達(dá)。

Huang等[20]建立了無標(biāo)記、多反應(yīng)監(jiān)測(multiple reaction monitoring, MRM)定量分析人乳糖蛋白的方法,該方法可定量分析糖基化位點和糖蛋白利用該方法定量分析了3位乳母的成熟乳中α-乳白蛋白、乳鐵蛋白、免疫球蛋白等5種糖蛋白。該方法可以實現(xiàn)快速獲得指定位點的定量糖基化信息,具有較高的靈敏度和良好的重復(fù)性。

2.2 人乳中磷酸化蛋白的研究

人乳中含有大量的磷酸化蛋白質(zhì),其中高豐度的β-酪蛋白和αs1-酪蛋白都是高度磷酸化修飾的蛋白質(zhì)。磷酸化蛋白可與鈣、鋅等離子結(jié)合,促進(jìn)嬰兒腸道對鈣、鋅等元素的吸收[2],因此對人乳中磷酸化蛋白質(zhì)的研究對于嬰兒健康具有重要意義。Molinari等[21]使用2-DE凝膠電泳技術(shù)對人乳蛋白質(zhì)進(jìn)行分離,利用質(zhì)譜鑒定了目標(biāo)蛋白質(zhì)磷酸化,比較早產(chǎn)和足月產(chǎn)人乳中磷酸化蛋白的差異。研究發(fā)現(xiàn),隨哺乳期延長早產(chǎn)與足月產(chǎn)乳母的乳液中β-酪蛋白的磷酸化程度呈現(xiàn)差異。在所研究的8位足月乳母中,有7位乳母的乳樣品中β-酪蛋白的磷酸化程度隨哺乳期延長而降低;在所研究的16位早產(chǎn)乳母中,有10位乳母的乳樣品中蛋白質(zhì)磷酸化程度在哺乳期內(nèi)未變化,而其他6位乳母的乳樣品中蛋白質(zhì)磷酸化程度隨泌乳期延長而升高。Froehlich等[22]使用無標(biāo)記定量的方法結(jié)合LC-MS/MS技術(shù),對哺乳第一個月的人乳樣品中蛋白質(zhì)磷酸化的變化進(jìn)行研究。結(jié)果表明α-酪蛋白、β-酪蛋白、骨橋蛋白和腱蛋白樣蛋白2在哺乳期的含量變化相互獨立,首次在人乳中鑒定到腱蛋白樣蛋白2的磷酸化。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用使人乳磷酸化蛋白的研究更為深入,不僅發(fā)現(xiàn)新的磷酸化蛋白,同時發(fā)現(xiàn)孕期的長短影響人乳蛋白質(zhì)的磷酸化情況。

3 利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究人乳中的內(nèi)源肽

人乳中的蛋白質(zhì)進(jìn)入嬰兒體內(nèi)后一部分被降解為氨基酸供嬰兒生長所需,還有部分蛋白質(zhì)被降解成為肽在嬰兒體內(nèi)發(fā)揮生物功能,如酪蛋白磷酸肽結(jié)合鈣、鋅等離子,促進(jìn)嬰兒對鈣、鋅等元素的吸收;人乳鐵蛋白肽具有抑制HIV-1反轉(zhuǎn)錄酶活性[23]、抗菌活性[24]。隨著越來越多源于人乳蛋白質(zhì)的活性肽被發(fā)現(xiàn),人乳中的內(nèi)源肽也逐漸受到關(guān)注。以肽為研究對象的肽組學(xué)是蛋白質(zhì)組學(xué)的重要分支,肽組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用促使人乳內(nèi)源肽的研究進(jìn)入一個新時期。

Wan等[25]建立了超濾富集人乳內(nèi)源肽、LC-MS/MS分析的人乳內(nèi)源肽分析方法,從人乳樣品中共鑒定到來源于34個蛋白質(zhì)的419個內(nèi)源肽,同時發(fā)現(xiàn)內(nèi)源肽的斷裂呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性,說明內(nèi)源肽是蛋白酶作用的結(jié)果;利用二甲基同位素標(biāo)記定量的方法,比較了早產(chǎn)和足月產(chǎn)乳母的人乳內(nèi)源肽,發(fā)現(xiàn)了兩組樣品的人乳內(nèi)源肽存在明顯差別。Dallas等[26]利用三氯乙酸法富集、質(zhì)譜分析的方法研究人乳內(nèi)源肽,共鑒定到300條內(nèi)源肽,主要來源于β-酪蛋白,而未鑒定到來源于人乳主要蛋白質(zhì)α-乳白蛋白和重要蛋白質(zhì)乳鐵蛋白的肽。在所鑒定到的肽中有一部分肽的序列與已知的抗菌肽序列相似,并且首次實驗證實人乳內(nèi)源肽的體外抗菌活性。這是關(guān)于人乳內(nèi)源肽的早期研究,主要集中在樣品處理、分析方法的研究,對于研究結(jié)果的分析也僅限于內(nèi)源肽來源蛋白的分析層次。

隨著研究的深入,人們的興趣逐漸轉(zhuǎn)移到人乳內(nèi)源肽的產(chǎn)生機制方面。Khaldi等[27]利用肽組學(xué)技術(shù)對產(chǎn)生人乳內(nèi)源肽的蛋白酶進(jìn)行了研究。利用三氯乙酸富集、四極桿飛行時間質(zhì)譜分析的方法研究了兩位乳母的人乳內(nèi)源肽,根據(jù)蛋白酶的特異性酶切規(guī)律與分析得到的肽進(jìn)行比對,結(jié)果顯示人乳內(nèi)源肽是纖溶酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、組織蛋白酶、彈性蛋白酶等蛋白酶作用的結(jié)果。Dallas等[28]用同樣的方法研究了早產(chǎn)和足月產(chǎn)乳母的人乳內(nèi)源肽,結(jié)果顯示早產(chǎn)乳母的人乳內(nèi)源肽的離子豐度、濃度都顯著高于足月產(chǎn)乳母的人乳內(nèi)源肽,纖溶酶在早產(chǎn)乳母乳汁中的活性明顯高于在足月產(chǎn)乳母乳汁中的活性。這一現(xiàn)象可能與早產(chǎn)乳母的乳腺發(fā)育不成熟有關(guān),也可能是為滿足早產(chǎn)兒未發(fā)育完全的消化系統(tǒng)所需。Nielsen等[29]利用肽組學(xué)技術(shù)證明了人乳內(nèi)源肽是在乳腺內(nèi)而非在分泌出體外后生成的。研究者將采集的人乳樣品立刻加入抗蛋白酶并冷凍保存,以避免樣品泌出體外后再發(fā)生降解。利用肽組學(xué)方法對4位乳母的人乳內(nèi)源肽進(jìn)行分析,共鑒定到來源于42個蛋白質(zhì)的1 100個非冗余肽,說明人乳內(nèi)源肽是在乳腺中就已形成的;利用蛋白酶預(yù)測軟件對鑒定到的肽進(jìn)行分析,結(jié)果顯示人乳內(nèi)源肽的降解大多是纖溶酶作用的結(jié)果;在鑒定到的內(nèi)源肽中有306個肽與數(shù)據(jù)庫中的已知活性肽序列80%相似,說明人乳內(nèi)源肽中可能存在大量潛在的活性肽。除了對早產(chǎn)和足月產(chǎn)乳母的人乳內(nèi)源肽進(jìn)行研究,Cui等[30]利用肽組學(xué)的方法研究了產(chǎn)巨大兒和非巨大兒的乳母的人乳內(nèi)源肽,共鑒定到來源于34個蛋白質(zhì)的400條肽段,其中29條肽存在差異,產(chǎn)巨大兒和非巨大兒的乳母的人乳內(nèi)源肽的差異可能是為了滿足巨大兒的生理需求。

人乳內(nèi)源肽進(jìn)入嬰兒消化道后能否抵御消化道酶的降解,是決定內(nèi)源肽能否在嬰兒體內(nèi)發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素,因此肽組學(xué)技術(shù)也應(yīng)用于對人乳內(nèi)源肽消化過程的研究。Holton等[31]利用肽組學(xué)技術(shù)對人乳中的內(nèi)源肽以及人乳經(jīng)嬰兒胃消化2 h后產(chǎn)生的肽譜進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分肽經(jīng)過嬰兒胃消化后依然保持完整的結(jié)構(gòu),部分內(nèi)源肽被進(jìn)一步降解,同時乳蛋白經(jīng)過消化道蛋白酶的作用又釋放出一些新的肽。通過肽譜比對研究人乳中7種典型蛋白酶在消化道中的活性,結(jié)果顯示在人乳中具有活性的蛋白酶經(jīng)過嬰兒胃消化后依然表現(xiàn)活性,纖溶酶和胰蛋白酶在胃中的活性明顯高于其在人乳中的活性。人乳中的活性肽和活性蛋白質(zhì)對于嬰兒早期的免疫系統(tǒng)形成至關(guān)重要[32],因此以上人乳肽組學(xué)的研究中大多都對潛在的活性肽進(jìn)行了探討[23,26,30,33,34], Sun等[35]和Zhang等[36]從內(nèi)源肽中發(fā)現(xiàn)了一些新的抗菌、降血壓活性肽。目前鑒定到的人乳內(nèi)源肽絕大多數(shù)都來源于酪蛋白,鮮少鑒定到來源于乳清蛋白的內(nèi)源肽,這樣的結(jié)果是自然選擇結(jié)果還是技術(shù)原因造成的還需進(jìn)一步研究。

4 人乳蛋白質(zhì)的研究在健康領(lǐng)域的應(yīng)用

人乳蛋白質(zhì)組學(xué)的研究不僅與嬰兒營養(yǎng)相關(guān)[2],還應(yīng)用于嬰兒過敏[37]、乳母乳腺炎和乳腺癌等疾病[38]以及人類性別蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。

人乳中含有多種與過敏癥狀相關(guān)的免疫組分,人乳中IgG-抗原免疫復(fù)合物、α-乳白蛋白和β-乳球蛋白已被證實與過敏和哮喘發(fā)病有關(guān)[39],人乳中的一些細(xì)胞因子如轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)和白細(xì)胞介素-10(IL-10)對患哮喘的兒童有明顯的保護作用[40]。Hettinga等[41]使用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了過敏性和非過敏性乳母的乳蛋白質(zhì),在鑒定到的364個蛋白質(zhì)中有19個在兩組人乳樣品中存在濃度差異,其中在過敏性人乳中的濃度高于非過敏性人乳中的濃度的蛋白質(zhì)有:半胱氨酸蛋白酶抑制劑C、α-胰蛋白酶抑制劑、絲氨酸蛋白酶抑制劑和載脂蛋白。人乳中過敏相關(guān)蛋白質(zhì)的研究將為過敏治療藥物的開發(fā)提供依據(jù)。

當(dāng)母親乳腺感染或者身體發(fā)生感染時,人乳中會相應(yīng)地出現(xiàn)免疫和防御蛋白質(zhì),因此人乳蛋白質(zhì)的變化不僅與哺乳期相關(guān),同時也反映了母親自身的健康狀況。利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究人乳蛋白質(zhì)可以追溯到母親的乳腺炎、乳腺癌等疾病情況。Aslebagh等[5]利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了患乳腺癌前后、乳腺癌患者與非乳腺癌患者的乳中蛋白質(zhì)的差異,發(fā)現(xiàn)一些蛋白質(zhì)在組別之間確實存在顯著性差異,說明對人乳蛋白質(zhì)組的研究有可能應(yīng)用于早期乳腺癌的診斷及風(fēng)險評估。

人乳是女性乳房分泌物,人乳蛋白質(zhì)組學(xué)的研究揭示了女性器官的蛋白質(zhì),因此人乳蛋白質(zhì)組學(xué)的研究也是性別蛋白質(zhì)組學(xué)(gender proteomics)的一部分,相關(guān)的內(nèi)容可參考綜述[42]。

5 展望

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在人乳蛋白質(zhì)及相關(guān)疾病領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了一些進(jìn)展,但乳樣品組成復(fù)雜、樣品間個體差異大、數(shù)據(jù)處理量大等問題使人乳蛋白質(zhì)的研究還不夠深入。對人乳糖蛋白質(zhì)組學(xué)的研究目前僅停留在對不同糖蛋白位點的研究,對其功能及糖鏈結(jié)構(gòu)的研究還未深入開展;對內(nèi)源肽的研究多集中于其產(chǎn)生機制,對其功能及與嬰兒健康的相關(guān)性研究尚屬空白。再者,還未見針對人乳特點的特異性蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和方法,導(dǎo)致了目前人乳蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果存在很大局限,如人乳內(nèi)源肽的研究中均未檢測到來源于高豐度乳清蛋白的肽,是分析方法的限制還是生理原因造成的還需進(jìn)一步確認(rèn)?？傊?建立人乳蛋白質(zhì)特異性的分析檢測方法和數(shù)據(jù)處理方法,是人乳蛋白質(zhì)的未來研究方向。

人乳成分中除蛋白質(zhì)外還有豐富的糖、脂肪等宏量營養(yǎng)素以及維生素、礦物質(zhì)等微量營養(yǎng)素,將蛋白質(zhì)組學(xué)與脂組學(xué)、糖組學(xué)等組學(xué)技術(shù)相結(jié)合,開展人乳進(jìn)化、發(fā)育、母嬰健康與疾病的研究,形成人乳系統(tǒng)生物學(xué)體系,將從更深層次揭示人乳生物學(xué)特性,研究成果對于改善人類生命初期營養(yǎng)健康具有重要意義。