小分子肽的转运吸收机制

 

伴随国家大健康形势的发展、蛋白肽制备技术及新的蛋白吸收理论的更新与成熟，肽类产品正逐渐成为广大消费者所接受的新一代健康营养品，也成为健康行业新的经济增长点。目前市场上品类较丰富的主要有大豆肽、玉米肽、花生肽、胶原蛋白肽等。现对小分子肽的吸收机制进行综述。

 

1. 肽吸收理论研究进程

 

传统的蛋白质消化吸收理论认为，蛋白质在肠道内经胰蛋白酶和糜蛋白酶酶解生成游离氨基酸和寡肽（含2-6个氨基酸残基），寡肽经肽酶水解成游离氨基酸，最终进入血液循环。

 

早在1921年Boegland 就提出了肽转运的可能性，但并未引起人们的重视。直到60年代初，1960年Neway和Smith等[1]研究发现，蛋白质在小肠内的消化产物除了氨基酸外，还有大量的小肽，而且肽可完整进入肠粘膜细胞。率先提出完整吸收。1971年Adibi喂小鼠双甘肽后，用同位素示踪法在血浆中检测到了这些肽。1978年Adibi用电磁探针探测到蛋白质在小肠的最终产物是小肽和氨基酸，这对小肽吸收机制提供了进一步的支持。

 

随着新吸收观点论据的不断补充，蛋白质在肠腔内水解的最终产物为氨基酸和小肽，然后被肠粘膜吸收并转运进入血液循环的新的消化理论也逐渐被广泛的接受。

 

2. 肽的吸收特点

 

研究证实蛋白肽的吸收存在以下特点：

 

（1）完整优先吸收、耗能低

 

 

大量研究证实，肠道小肽上的多数氨基酸残基比单个游离的氨基酸的吸收更加快速有效。而且它以完整的形式直接进入小肠被完整吸收。Hara[2]等研究发现，肽转运系统具有耗能低而不易饱和的特点，且哺乳动物对肽中氨基酸残基的吸收速率要大于对游离氨基酸的吸收速度。

 

（2）无竞争吸收，吸收效率高

 

小分子肽的吸收无竞争抑制现象，Pharagyn和Barley研究发现，当赖氨酸与精氨酸以游离形式存在时，两者相互竞争吸收位点，游离精氨酸有降低肝门静脉赖氨酸的倾向；当赖氨基以小肽形式存在时，前者对其吸收无影响。

 

3 .小分子肽转运吸收机制

 

3.1 小分子肽转运载体

尽管小分子肽转运机制还不十分清楚，但小肽的转运需要载体是得到人们公认的。目前，哺乳动物和鸡的小分子肽载体基因已被克隆表达，并已证明机体内存在肽载体Ⅰ型(PepT1)和肽载体Ⅱ型(PepT2)两种载体，二者能转运二肽和三肽，并以转运膜上的H+梯度作为驱动力[4]。

 

PepT1和PepT2具有类似的结构和功能特性，都具有12个跨膜结构域，并且在9和10跨膜结构域之间有一个大的胞外环的膜蛋白( Meredith and Boyd，1995年)。这12个跨膜结构域的氨基酸序列高度保守。但是，胞外环的膜蛋白的氨基酸序列保守性相对较小(Daniel 等人，1996年)。这些肽载体能够识别和转运大多数二肽和三肽底物，也能识别药理性活性化合物包括β-内酰胺抗生素、血管紧张素酶抑制剂、抗肿瘤剂和苯丁抑制素(一种亮氨酸的类似物)(Leibach和Ganapathy，1996年)。PepT1主要在小肠存在，在肝和肾很少表达(Miyamoto等人，1996年)；而PepT2主要在肾存在(Saito 等人，1996 年)

 

目前研究最多的是PepTⅠ。Fei等[5]从兔子的小肠当中提取获得mRNA，将其反转录获得cDNA后，然后将反转录得到的cDN****段注射到非洲爪蟾的卵母细胞中去。该cDN****段就在爪蟾的卵母细胞中成功编码了一种由氨基酸的残基组成的肽类的载体（PepTⅠ）。研究发现，PepTⅠ共有12个跨膜区域，在其中的9和10区之间有一个较大的胞外环，环的N-和C-端能够接触细胞质。因其具有亲水性，可能起着识别底物的作用。不同物种的PepTⅠmRNA的长度也不尽相同，但它们编码的PepTⅠ蛋白却有很高的同源性。

 

通过分子生物学的研究发现，PepTⅠ基因转录的mRNA在消化道之中能够进行大量的表达，但是在肝肾细胞内的表达量却很低，在脑中的表达也很微弱。分析其中的原因，可能与小肠是小肽吸收的主要场所有一定的关系，至于在肾脏中的表达，可能是因为它能够吸收一部分未被小肠充分地吸收但是对机体的生理功能发挥着十分重要作用的那部分小肽，而肝细胞中能够表达PepTⅠ可能因为需要吸收来自循环系统的肽类激素和药物，脑中的PepTⅠ之所以表达可能是因为需要清除被降解的神经肽。

 

肽载体对底物有广泛适应性，几乎能够将所有的二、三肽作为底物。不论小肽含有酸性、碱性或者疏水性氨基酸残基，PepTⅠ都会通过跨膜转运将其运入细胞中。Pan et al.（2000）从羊的小肠中获得Ⅰ型肽转运载体（Bovino PeptideTransporterⅠ,bPepTⅠ），发现它对所转运的中性和带电的二、三肽均表现出广泛的底物特异性，他研究的所有二肽（10种）和三肽（4种）都能被bPepTⅠ转运，并且亲和程度（Kt）在2.0mM和3.0mM之间，而对四肽和游离氨基酸则不反应。因此，可以看出大部分的二肽和三肽都可以作为PepTⅠ的底物。虽然如此，但是因为肽载体对底物的立体结构有很强地特异性，如当有的肽N-末端为D型氨基酸，有一些则是C-末端为D型氨基酸时，那么它对第一种肽地耐受性就要比第二类肽的耐受性高，而N-末端和C-末端均为D型氨基酸时，这种肽不能作为肽载体的底物。小肽载体对疏水性强、侧链的体积比较大的肽（如含有支链的氨基酸、蛋氨酸和苯丙氨酸组成的肽）具有较高的亲和力；对亲水性强、带电荷的肽的亲和力则比较小（Matthews，1996）。

 

3.2. 小分子肽转运机制

肠道细胞对游离氨基酸的主动转运系统有四种类型：中性氨基酸、碱性氨基酸、酸性氨基酸和亚氨基酸系统。它们通过不同Na+泵和非Na+泵系统逆浓度梯度转运[6]。Rubino（1971）发现，小肽与游离氨基酸在肠道的吸收互不影响，肽与氨基酸的转运机制是相互独立的。研究发现，单胃动物肽吸收的主要部位发生在小肠粘膜上皮细胞，其有三种吸收机制。

 

第一，依赖pH的Na+/H+交换转运体系，不消耗ATP（如图1）。Matthews（1995）、Ganapathy[7]提出肽转运的驱动力是细胞膜两侧的H+梯度。Takuwa(1985)也发现肽在刷状缘膜处转运时出现了H+浓度梯度。Daniel[8-9]等研究发现，小肽转运的动力来源于质子产生的电化学梯度。质子向细胞内跨膜转运的过程产生驱动力，使小肽以易化扩散的方式向小肠上皮细胞内运动，小肽进入细胞后引起胞浆pH值下降，从而活化刷状缘顶端细胞的Na+/H+互转通道，释出H+被细胞外，细胞内的pH值恢复到原来水平；缺少H+离子浓度梯度时，依靠膜外的底物浓度进行，当存在外高内低的 H+离子浓度时，则通过逆底物浓度的转运进行。

 

第二，依赖H+或Ca2+浓度电导的主动转运系统，需要消耗能量ATP。这种转运方式在缺氧或添加代谢抑制剂的情况下被抑制。

 

第三，谷胱甘肽（GSH）的跨膜转运系统。该系统可能与Li+、Na+等阳离子的浓度梯度有关，但是与H+的浓度无关。GSH系统具有底物专一性，只能转运GSH，因为GSH是生物活性肽，在生物的膜内具有抗氧化的作用，因而GSH转运系统的存在可能有其特殊的生理意义，关于这一点的研究还需要继续深入。

 

4. 影响因素

 

4.1肽链的长度

肽链长度与肽的氨基酸组成肽链的长度是影响肽吸收的一个因素。由于肽载体不能摄入大于三肽以上的寡肽，其吸收速率略慢，Grimble(1986，1987)、Ress(1988)等试验观察到2、3肽蛋白水解物吸收快于4-10肽蛋白水解物，摄入大于3肽以上的寡肽，肠道内胰蛋白酶、肽酶对其进一步水解是吸收的主要限速因子（Grimble，Silk，1989）。

 

 

4.2 肽的氨基酸组成与载体

肽的氨基酸组成和排列顺序对小分子肽的吸收影响较大。研究发现，大鼠肠道对谷氨酰赖氨酸形式存在的谷氨酸的吸收速度是谷氨酰蛋氨酸形式的2倍。赖氨酸与甘氨酸形成二肽时，赖氨酸处于N末端要比处于C 末端吸收更快。而赖氨酸与谷氨酸形成二肽时，赖氨酸处于C端吸收更迅速(Burston等，1972)。小肽载体也对其吸收有一定影响，它对疏水性且侧链体积大的底物，如含支链氨基酸、蛋氨酸或苯丙氨酸的肽，具有较高的亲和力，而对亲水性且带电荷的小肽亲和力较小(Matthews，1980)。

 

 

4.3 氨基酸残基构型与载体

赖氨酸与甘氨酸形成二肽时，赖氨酸处于N末端要比处于C末端吸收更快。而赖氨酸与谷氨酸形成二肽时，赖氨酸处于C端吸收更迅速(Burston等人，1972年)。小肽载体也对其吸收有一定影响，它对疏水性、侧链体积大的底物，如含支链氨基酸、蛋氨酸或苯丙氨酸的肽，具有较高的亲和力, 而对亲水性、带电荷小肽的亲和力较小(Matthews，1991 年)。

 

 

4.4 动物所处生理状态

生长激素、β-兴奋剂等调节因子作用于泌乳和生长阶段的动物，此时动物对氨基酸的需要由肽的吸收和氨基酸的吸收来满足。目前认为，这些因子与代谢变化影响到蛋白质的利用效率(Boyd等人，1991年；Annison，1991年)。动物的年龄、健康状况和生长阶段都会影响其对小肽的吸收利用。

 

5. 展望

 

小肽营养必需性已被许多试验所证实，与游离脂肪酸相比，小肽在吸收率和利用率的优势已逐渐被人们认可。但是关于肽吸收的生理意义及其营养的重要性还未完全阐述清楚，各国学者仍在进行大量的研究工作。相信在不久的将来，人们对其的认识会逐渐完善，为有效利用蛋白质、最大限度地发挥动物的生产潜力提供科学的理论依据。

 

参考文献：

 

[1] Smith M W, Newey J M. Amino acid and peptide transportacross the mammalian small intestine[M] . Protein Metaband Nutr, 1960: 213- 219.

 

[2] Hara H, Funabili R, Iwata M, Yamazaki K I. Portal absorption of small peptides in rats under unrestrained conditions. Nutri, 1984, 114: 1122-1129.

 

[3] 李世成, 王启荣, 杨则宜, 等. 活性肽在大鼠小肠吸收特点的实验研究[J]. 中国运动学医学杂志, 2004, 23(3): 271-276+335.

 

[4] 刘冬, 付海涛, 彭光华. 小肽的吸收机制及其营养作用[J]. 农产品加工学刊 2006, 11: 27-30.

 

[5] Fei et al. Expression cloning of a mammaliam proton - coupled oligopeptide transporter[J]. Nature, 1994, 380 :563-566.

 

[6] Mattllews J C.Webb K E. Absorption of L-carnosine, L-methionine, and L-methiony-lglycineby Isolated sheep ruminal and omasal epithelial tissue.[J]. Jounral of Animal Science, 1991, 73: 3464-3475.

 

[7] Garapathy V. Leiback F H. Is intestinal transtinal transport anergized by a protongradient[J]. Am J Physiol.1985, 249: G153-G160.

 

[8] Danie H，S A Adibi. Funetional separation of dipeptide transport and hydrolysis in kidneybrush border membrane vesieles[J]. FasebJ. 1994, 8(10): 753-759.

 

[9] Daniel H , Boll M , Wenzel U. Physiological importance and characteristics of peptidetransport in intestinal epithelial cells.In : Souffrant W B, Hagemeister H, eds. 6thInternational Symposium on Digestive Physiology in Pigs[C]. Dummerstorf Pub, 1994, (1): 1-7.

 

 

 

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