一、基础性质
- 英文名称:β-Casomorphin (human);Human β-Casomorphin;Tyr-Pro-Phe-Val-Glu-Pro-Ile Peptide;YPFVEPI peptide
- 中文名称:人源 β- 酪啡肽;7 肽食品源性阿片肽;β- 酪蛋白酶解活性片段
- 多肽序列:H-Tyr-Pro-Phe-Val-Glu-Pro-Ile-OH
- 单字母序列:H-YPFVEPI-OH
- 等电点(pI):理论值 5.5-6.0
- 分子量:约 864.01Da
- 分子式:C44H61N7O11
- 外观与溶解性:白色粉末,纯度≥98%;易溶于水、PBS 缓冲液(pH 6.5-7.4)、稀醋酸溶液,微溶于甲醇、乙醇,不溶于氯仿、乙醚等非极性溶剂;水溶液浓度达 5 mg/mL 时无聚集、无浑浊,稳定性良好。
- 稳定性:-20℃干燥避光条件下可保存 24 个月以上;水溶液在 4℃下稳定 14 天,37℃生理条件下半衰期约 12 小时;序列中 3 个 Pro 残基的刚性吡咯烷环结构,显著增强抗蛋白酶水解能力;Tyr 残基易被氧化,长期储存需添加抗氧化剂(如维生素 C)并避光保存;与短链脑啡肽相比,该肽段抗肠道酶降解能力更强,可部分透过肠道黏膜屏障发挥作用。
- 结构式:
二、核心生物活性与作用机理
1. 核心生物活性
人源 β- 酪啡肽通过中度激活 MOR 及弱激活 DOR,发挥以胃肠道功能调控为主的生物学作用,因分子量小且具有一定肠道穿透性,同时兼具外周与轻微中枢效应,具体表现为:
- 胃肠道功能调控作用:通过激活胃肠道平滑肌细胞表面的外周 MOR,抑制胃肠道蠕动,延长胃排空时间,减少肠道分泌;在小鼠肠道离体模型中,可显著降低肠道收缩频率和幅度,对腹泻模型具有轻微止泻效果;同时可调节肠道菌群平衡,促进双歧杆菌等有益菌增殖,改善肠道微生态。
- 弱镇痛作用:通过激活外周感觉神经末梢的 MOR,抑制伤害性信号的外周传导,对轻度炎性痛具有缓解效果;因血脑屏障穿透效率低(仅约 5% 可进入中枢),中枢镇痛作用微弱,且无明显呼吸抑制、成瘾性等中枢副作用。
- 免疫调节活性:通过激活免疫细胞(淋巴细胞、巨噬细胞)表面的阿片受体,轻度抑制促炎细胞因子(TNF-α、IL-6)的释放,促进抗炎细胞因子(IL-10)的分泌;在肠道黏膜免疫中,可增强黏膜屏障功能,减少肠道内毒素的移位,对肠道炎症具有轻微缓解作用。
- 代谢调节潜力:在体外脂肪细胞模型中,可轻度促进脂肪合成,抑制脂肪分解;该作用依赖 MOR 激活,在动物模型中表现为低剂量下体重轻度增加,高剂量下无明显代谢紊乱,与其他阿片肽的强代谢调控作用存在差异。
2. 作用机理
该肽段的生物活性基于与外周 MOR 的特异性结合及下游 Gi/o 蛋白介导的信号通路调控,核心机制如下:
- 受体识别与激活
- N 端 YPF 结构域的 Tyr 酚羟基与 MOR 跨膜区的 Asp 残基形成氢键,Phe 苯环嵌入受体疏水结合口袋,Pro 残基维持构象稳定,介导肽段与外周 MOR 的特异性结合;中部 VEPI 区域的疏水侧链增强肽段与细胞膜的结合,提升受体结合效率。
- 肽段结合诱导 MOR 构象变化,激活与受体偶联的Gi/o 蛋白,抑制 Gs 蛋白活性,启动下游信号级联反应。
2.下游信号通路激活与功能介导
- 胃肠道调控机制:胃肠道平滑肌细胞的 Gi/o 蛋白激活后,抑制腺苷酸环化酶(AC)活性,降低细胞内 cAMP 水平;同时激活内向整流钾通道(Kir),促进 K⁺外流导致细胞膜超极化,抑制电压门控钙通道(VGCC),减少 Ca²⁺内流;最终抑制平滑肌细胞的收缩,减慢胃肠道蠕动。
- 外周镇痛机制:外周感觉神经末梢的 MOR 激活后,通过 Gi/o 蛋白通路抑制钠通道的开放,减少动作电位的产生与传导;同时抑制 P 物质等伤害性递质的释放,阻断疼痛信号的外周传入,发挥轻度镇痛作用。
- 肠道免疫调节机制:肠道黏膜免疫细胞的 MOR 激活后,抑制 NF-κB 通路的核转位,减少促炎细胞因子的转录;同时上调紧密连接蛋白(ZO-1、occludin)的表达,增强肠道黏膜屏障的完整性,减少内毒素和抗原的侵入。
三、应用领域与原理
1. 主要应用领域
- 食品营养与肠道健康研究:用于解析牛乳酪蛋白酶解产物的生理活性,评估 β- 酪啡肽在肠道功能调控、肠道微生态平衡中的作用,为功能性乳制品的开发提供理论依据。
- 胃肠道疾病研究:用于腹泻、肠易激综合征(IBS)等疾病的细胞模型与动物模型研究,探索外周阿片受体靶向治疗策略,开发低副作用的胃肠道药物。
- 外周镇痛研究:用于轻度炎性痛、术后痛的外周镇痛机制研究,评估 β- 酪啡肽作为外周镇痛药的潜力,避免中枢阿片类药物的副作用。
- 阿片肽受体亚型选择性研究:作为 MOR 中度选择性激动剂,用于体外受体结合实验,解析 MOR 与配体结合的结构基础,为新型阿片受体靶向药物设计提供数据支持。
2. 应用原理
- 功能性乳制品研发原理:通过体外酶解牛乳 β- 酪蛋白,分离纯化得到 β- 酪啡肽,检测其对肠道平滑肌收缩的抑制活性;在小鼠腹泻模型中,灌胃给予该肽段,记录腹泻频率和粪便含水量,评估其止泻效果;同时检测肠道菌群组成,分析对肠道微生态的影响。
- 肠易激综合征研究原理:在大鼠肠易激综合征模型中,灌胃给予 β- 酪啡肽(剂量 10 mg/kg),检测胃肠道蠕动速率、内脏高敏感性及肠道炎症因子水平;通过预先注射外周 MOR 拮抗剂(如甲基纳曲酮),验证作用的受体特异性和外周靶向性。
- 外周镇痛研究原理:在大鼠角叉菜胶炎性痛模型中,局部注射 β- 酪啡肽(剂量 5 mg/kg),检测机械痛阈和热痛阈的变化;通过检测局部组织中 P 物质的含量,明确其外周镇痛机制;对比中枢给予吗啡的镇痛效果和副作用,评估其临床应用潜力。
四、研究进展
- 肠道靶向递送优化:将 β- 酪啡肽包埋于壳聚糖 - 海藻酸钠微球中,构建肠道靶向递送系统,微球可在胃酸中稳定存在,到达肠道后释放肽段;在小鼠模型中,该递送系统使肽段的肠道滞留时间延长至 24 小时,止泻活性提升 3 倍。
- 受体选择性增强:通过定点突变 N 端的 Pro 为 D-Pro,得到衍生物 [D-Pro²]-β-Casomorphin (human),对 MOR 的选择性提升 10 倍,外周镇痛活性增强 5 倍,且完全无中枢副作用,更适用于外周镇痛药物开发。
- 联合益生菌应用:研究发现,β- 酪啡肽与双歧杆菌联合使用,在大鼠肠道炎症模型中可协同增强肠道黏膜屏障功能,炎症因子水平降低 60%,效果显著优于单一干预;其机制与肽段促进益生菌增殖、益生菌增强肽段稳定性有关。
五、相关案例分析
- 肠道功能调控案例:在小鼠离体回肠收缩实验中,加入 10 μmol/L 的 β- 酪啡肽后,回肠收缩频率降低 40%,收缩幅度降低 35%;预先加入甲基纳曲酮(外周 MOR 拮抗剂)后,抑制作用完全消失,证实其作用依赖外周 MOR 激活。
- 外周镇痛案例:在大鼠角叉菜胶足跖肿胀炎性痛模型中,局部注射 5 mg/kg 的 β- 酪啡肽后,机械痛阈提升 30%,热痛阈提升 25%;连续给药 7 天无明显耐受现象,且未观察到呼吸抑制、便秘等副作用,优于吗啡的外周给药效果。
- 肠道微生态调节案例:在小鼠抗生素相关性腹泻模型中,灌胃给予 β- 酪啡肽(10 mg/kg)后,肠道双歧杆菌数量提升 2 倍,大肠杆菌数量降低 50%;腹泻频率降低 45%,粪便含水量恢复至正常水平,证实其可通过调节肠道菌群改善腹泻症状。