酪蛋白和乳清蛋白是牛奶中的两种主要蛋白质,比例为 80:20。其中β-酪蛋白是一种主要的酪蛋白,约占牛奶蛋白总量的 30%(1)(图:1)。而牛奶中其它蛋白质的含量则较低,包括抗体和乳铁蛋白。
图 1: β-酪蛋白是牛奶中主要的一种酪蛋白
β-酪蛋白可能主要表现为两种基因变异体:A1 型和 A2 型,前者是基因突变的产物,后者则被认为是原始β-酪蛋白基因型。
A2 β-酪蛋白和 A1 β-酪蛋白有什么不同?
β-酪蛋白由 209 个氨基酸组成,约占牛奶蛋白总量的 30% (1)。由于基因的差异,β-酪蛋白可呈现两种主要类型中的其中一种:A1 或 A2,其区别在于蛋白链中第 67 位氨基酸不同。(图:2)
图 2:A2 β-酪蛋白和 A1 β-酪蛋白的剖面图显示第 67 位的氨基酸不同。
两种β-酪蛋白在结构上的细微差别意味着它们被吸收的情况也有所不同。通过消化酶的作用,A1 β-酪蛋白可能产生β-酪啡肽-7(BCM-7)(图:3),一种外源性阿片肽 (2-5)。相反,在正常肠道吸收的情况下 (3-6),A2 β-酪蛋白释放的 BCM-7 可能非常少,而且很有可能释放量会降至最低水平,因为 A2 β-酪蛋白「(66)异亮氨酸-(67)脯氨酸键不易发生酶解或者发生的几率非常低」(2)
图 3: 释放β-酪啡肽-7.
为什么这种差异如此重要?
大量研究显示,A1 和 A2β-酪蛋白质结构上的差异导致二者消化过程有所不同。研究发现,A2 蛋白质比 A1 蛋白质更自然亲和。
为什么说 A2 蛋白质自然而珍贵?
A2 蛋白质是自然初源的牛奶蛋白质。起初所有奶牛所产的奶含的是全 A2 蛋白质,哺乳类动物的奶都不含 A1 蛋白质。A1 蛋白质是大约 5000 年前欧洲奶牛杂交导致牛奶蛋白质变异后出现的。
A2 蛋白质的奶源非常稀有。不是所有的奶牛都能产出天然的全 A2 蛋白质而不含 A1 的牛奶。这种奶牛在西方只占很少部分,这就是为什么纯净的全 A2 蛋白质自然而珍贵。
含全 A2β-酪蛋白的牛奶可帮助某些摄入乳品后有消化道不适症状(PD3)的人群
一项双盲、随机和 2×2 交叉试验(7)中,45 名自述有乳糖不耐受症状的中国汉族受试者分别摄入仅含 A 2β-酪蛋白和含 2 种类型 β-酪蛋白的牛奶,经过 14 天治疗期及 14 天基线期和治疗期之间的洗脱期。检测结果包括 PD3、胃肠功能(通过胶囊内镜检测)、精细认知障碍测试(SCIT)、血/粪生化指标及不良事件。结果显示:与仅含 A2 β-酪蛋白的牛奶相比,摄入含 2 种类型β-酪蛋白的牛奶与 PD3 症状加重、炎症相关生化指标和β酪啡肽水平升高、胃肠道通过时间延长、短链脂肪酸水平降低、SCIT 反应时间延长及错误率增加有关。与基线水平相比,有或无乳糖不耐受的受试者,摄入含 2 种类型β-酪蛋白牛奶后 PD3 症状加重,相反,摄入仅含 A2 β-酪蛋白牛奶者 PD3 症状则未加重。结论:摄入含 A1β-酪蛋白牛奶与胃肠道炎症增加、PD3 症状加重、肠道传输时间延迟及认知处理速度及准确性降低有关。当摄入仅含 A2 β-酪蛋白的牛奶时,消除了 A1 β-酪蛋白的影响,可能因为阻止触发炎症而使部分乳糖不耐受的症状得以避免。
动物实验表明:给受试动物喂饲 A1 β-酪蛋白可能刺激其产生消化道不适症状。
近期的两项动物研究,比较了 A1β-酪蛋白和 A2 β-酪蛋白对肠胃直接产生的作用 (8, 9)。Barnett 等 (2014 年) 研究表明:与含 A2β-酪蛋白的牛奶相比,给啮齿类动物喂饲含 A1 β-酪蛋白的牛奶可明显延迟胃肠传输时间 (9), 这可能对消化道不适症状产生影响。此外,Haq 等 (2013 年) 研究发现:给小鼠的无奶基础饮食中添加 A1β-酪蛋白后,小鼠肠道炎症标志物明显增多;而添加 A2β-酪蛋白的基础饮食对小鼠则未产生作用 (8),继续研究发现,这些作用有可能受 BCM-7 的影响 (10)。此外对其它多种动物进行研究以探索 BCM-7 对消化道健康的影响,结果显示:BCM-7 的阿片肽活性与啮齿类动物消化道组织中粘液的产生及杯状细胞的增厚有关 (11-13)。
Boutrou 等在成年人中进行的研究 (2013 年) 发现:在摄入足以引起生物作用的牛奶酪蛋白后可在肠内产生牛奶源性 BCM-7(14)。在婴儿中进行的研究进一步表明:配方奶喂养儿体内 BCM-7 可被吸收入血液循环 (15,16), 但不同的婴儿个体清除 BCM-7 的能力表现各异,这可能是由于分解 BCM-7 所需的酶的活性不同 (16)。
尽管需要进一步研究以便在 BCM-7 与非传染性疾病之间建立起因果关系,但是目前的研究表明 BCM-7 与各种不良的生理作用相关。尤其是 Boyd Swinburn 教授(奥克兰大学,全球健康与营养学教授)在其向新西兰食品质量安全管理局发表的一篇名为《牛奶中的 A1 和 A2β酪蛋白与人体健康》(2004)(17) 的报告中指出:"...... 各地政府机构都对此负有多重重要责任:为这一领域中的进一步研究提供支持(尤其是门诊研究);向公众清晰地说明知识状态以及已经识别的风险;如果恰当,采取具体措施以促进并保护公众健康"。
尽管需要进一步研究对牛奶中的 A1β-酪蛋白和 A2β-酪蛋白对人体胃肠产生不同作用的初步结果进行确认,但是以下结论却已成立:
A1 β-酪蛋白消化后可产生 BCM-7, 而 A2β-酪蛋白却不会产生或者极少产生 BCM-7(18);
BCM-7 是一种外源性阿片肽,可结合体内μ-阿片受体,包括在消化道组织中发现的μ-阿片受体 (19,20);
关于阿片肽对胃肠运动的调节作用已有详尽的文献记载 (21),包括通过μ-阿片受体对肠道蠕动产生的作用 (22);
BCM-7 有可能在人体中被产生、吸收并循环,在婴儿体内尤其如此 (23,24);
BCM-7 通过肠神经系统及阿片受体的激活可引起啮齿动物肠道粘液的迅速分泌(在最初的 30 分钟刺激阶段)(25,26)。
Reference:
1. Walstra P 以及 Jenness R. (1984). 乳品中的蛋白质 化学与物理学 John Wiley 以及 Sons; 纽约。第 98 页-122 页. ISBN 0471097799.
2. 由研究β-酪啡肽以及相关肽类可能对健康产生影响的 DATEX 工作组制备的 EFSA 科学报告。 EFSA Scientific Report (《EFSA 科学报告》)(2009 年) 231, 1-107 [引用日期:2014 年 5 月].
3. De Noni I, Cattaneo S, (2010). 商业乳品中出现β-酪啡肽 5 和 7 以及在消化此类物质后在离体受刺激的肠道消化中出现β-酪啡肽 5 和 7。Food chemistry(《食品化学》) 119(2), 560-6.
4. De Noni I, (2008). 牛科动物 b-酪蛋白变异体以及以牛奶为基础的婴儿配方奶在受刺激的肠道消化过程中释放 b-酪啡肽 5 和 7。Food chemistry(《食品化学》) 110(4), 897-903.
5. Jinsmaa Y, Yoshikawa M, (1999). 从牛科动物β-酪蛋白中酶释放新酪啡肽以及β-酪啡肽。Peptides(《肽类》)20(8), 957-62.
6. Schmelzer C.E, Schops R, Reynell L, Ulbrich-Hofmann R, Neubert R.H, Raith K (2007). 胃消化β-酪蛋白。可能出现的生物活性肽的历时过程与命运。 J Chromatogr A. 1166(1-2), 108-15.
7. Jianqin S, Leiming X, Lu X et al.Effects of milk containing only A2 beta casein versus milk containing both A1 and A2 beta casein proteins on gastrointestinal physiology, symptoms of discomfort, and cognitive behavior of people with self-reported intolerance to traditional cow’s milk. Nutr J, 2016,15 (1):35.
8. Haq M.R, Kapila R, Sharma R, Saliganti V, Kapila S, (2013). 奶牛β-酪蛋白变体 (A1/A2) 对小鼠肠道中 Th2-免疫反应的对比评估。 ThEur J Nutr. [电子版先于印刷版发行].
9. Barnett M.P.G, McNabb W.C, Roy N.C, Woodford K, Clarke A.J, (2014). 饮食的 A1β-酪蛋白与 A2 β-酪蛋白对 Wistar 大鼠的胃肠传输时间、DPP-4 活动以及炎症状态产生的影响。 Int J Food Sci Nutr. [电子版先于印刷版发行]
10. Haq M.R.U, Kapila R, Saliganti V, (2014). 摄入β-酪啡肽-7/5 通过 Th2 途径引起免疫反应。 J Functional Foods. 8, 150-60.
11. Zoghbi S, Trompette A, Claustre J, El Homsi M, Garzon J, Jourdain G, Scoazec J.Y, Plaisancié P, (2006). β-酪啡肽-7 通过 mu 阿片肽路径调理胃肠道粘蛋白的分泌与表达。 Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 290(6), G1105-13.
12. Trompette A, Claustre J, Caillon F, Jourdan G, Chayvialle J.A, Plaisancié P, (2003). 牛奶生物活性肽与β-酪啡肽导致大鼠空肠释放粘液。 J Nutr. 133(11), 3499-503.
13. Claustre J, Toumi F, Trompette A, Jourdan G, Guignard H, Chayvialle J.A, Plaisancié P, (2002). 日粮蛋白质产生的肽类对大鼠空肠释放粘液产生的影响。 Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 3(3), G521-8.
14. Boutrou R, Gaudichon C, Dupont D, Jardin J, Airinei G, Marsset-Baglieri A, et al. (2013). 健康人体的空肠中随后由牛奶蛋白产生的生物活性肽。 Am J Clin Nutr. 97(6), 1314-23.
15. Kost N.V, Sokolov O.Y, Kurasova O.B, Dmitriev A.D, Tarakanova J.N, Gabaeva M.V, Zolotarev Y.A, Dadayan A.K, Grachev S.A, Korneeva E.V, Mikheeva I.G, Zozulya A.A, (2009). 不同喂养类型的婴儿体内的β-酪啡肽-7 以及精神运动发展的不同水平 Peptides. 30(10), 1854-60.
16. Wasilewska J, Sienkiewicz-Szlapka E, Kuzbida E, Jarmolowska B, Kaczmarski M, Kostyra E, (2011). 外源性阿片肽肽以及 DPPIV 血清活动在婴儿呼吸暂停中表现为明显威胁生命的事件 (ALTE) Neuropeptides. 45(3), 189-95.
17. Swinburn B. 向新西兰食品质量安全管理局提交的牛奶β-酪蛋白 A1 与 A2 与人类健康报告。为新西兰食品质量健康管理局制备的报告 2004 年 7 月 [引用日期:2014 年 5 月]。
18. 由 DATEX 工作组制备的关于β-酪啡肽及相关肽类具有的潜在健康影响的 EFSA 科学报告。 EFSA 科学报告 (2009 年) 231, 1-107 [引用日期:2014 年 12 月]
19. Brantl V, 等人员, (1981). β-酪啡肽的阿片肽活性 Life Sci. (《生活科学》)28(17), 1903-9.
20. Zoghbi S, 等人员 (2006).β-酪啡肽-7 通过 mu-阿片肽路径调节胃肠黏液素的分泌及表达。Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 290(6), G1105-13.
21. Pleuvry B.J, (1991). 阿片肽受体及其配体 Br J Anaesth. 66(3), 370-80.
22. Ward S.J & Takemori A.E, (1983). 由阿片肽引起的老鼠胃肠传输抑制中相关涉及受体亚型 J Pharmacol Exp Ther. 224(2), 359-63.
23. Kost N.V, 等人员 (2009). 喂养方式不同以及精神运动发展程度各异的婴儿体内的β-酪啡肽 Peptides.(《肽类》) 30(10), 1854-60.
24. Wasilewska J, 等人员, (2011). 具有呼吸暂停明显威胁生命 (ALTE) 表现的婴儿的体内的外源性阿片肽以及 DPPIV 血清活性 Neuropeptides. 45(3), 189-95.
25. Claustre J, 等人员 (2002). 取自日粮蛋白质的肽类对大鼠空肠的粘液分泌产生的影响。Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 283(3), G521-8.
26. Trompette A, 等人员, (2003). 牛奶活性肽以及β-酪啡肽引起大鼠空肠释放粘液。 J Nutr. 133(11), 3499-503.