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植物多酚与花生致敏蛋白相互作用及脱敏机理研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-08
核心提示:花生是主要的食物致敏原之一,花生过敏是血清免疫球蛋白E(IgE)介导的I型超敏反应,其造成的影响具有致命性和持久性,临床表现涉及皮肤、消化道、呼吸道等。
   花生是主要的食物致敏原之一,花生过敏是血清免疫球蛋白E(IgE)介导的I型超敏反应,其造成的影响具有致命性和持久性,临床表现涉及皮肤、消化道、呼吸道等。当前解决花生过敏的方法主要有物理热加工法、酶处理法、分子生物学方法等,它们仍存在诸多不足,如引入新致敏物质、破坏花生其他营养成分、适用范围窄等。
 
  西南大学食品科学学院的张 驰、李春翼、明 建*等人对植物多酚与花生致敏蛋白的相互作用、脱敏的潜在机理进行综述,总结目前该领域的研究进展,并对今后的发展进行展望。
 
  1、花生过敏
 
  花生致敏蛋白
 
  花生主要致敏原物质是高度糖基化的致敏蛋白,多属花生种子贮藏蛋白,微量即可导致过敏。目前世界卫生组织/国际免疫学会联合会过敏原命名小组委员会已公布并命名了17 种花生致敏蛋白,分别为Ara h 1~Ara h 17。在所有致敏蛋白中,Ara h 1、Ara h 2、Ara h 3、Ara h 6是较为重要的致敏蛋白类型。
 
  花生过敏的一般过程
 
  花生过敏包括致敏阶段和效应阶段。1)致敏阶段:胃肠道黏膜上的特化上皮细胞——M细胞(一种抗原转运细胞)将致敏蛋白转移至抗原呈递细胞,后者将其加工处理成肽片段,在主要组织相容性复合体(MHC)/T细胞受体(MHC呈递的多肽与T细胞受体特异性结合,引发后续生化反应)作用下将肽先呈递给T细胞,再呈递给未成熟的辅助型T细胞2(Th2),Th2被激活后产生细胞因子,刺激B细胞合成花生特异性IgE抗体。2)效应阶段:致敏原与结合在肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的花生特异性IgE结合,后者主要通过高亲和力的表面IgE受体Fc?RI结合在相关细胞上,释放多种炎症介质,如组胺、前列腺素、白三烯等。
 
  2、常见花生脱敏方法与原理
 
  物理热加工法
 
  常见的物理热加工法包括水煮、焙烤、油炸等。热加工引起致敏蛋白高级结构改变,使表面抗原决定簇包埋或暴露,进而影响蛋白的IgE结合能力,降低或增加其致敏性。
 
  基因工程法
 
  利用基因工程方法可在分子水平上对致敏原相关基因进行操作,这种方法是通过改变花生内源基因从根源上改善蛋白致敏性。
 
  发芽处理法
 
  发芽处理法是利用在种子发芽过程中,一些贮藏蛋白类致敏蛋白降解成多肽或氨基酸以供给种子生长所需的氮源,从而降低花生致敏原含量。
 
  酶处理法
 
  酶处理法主要包括酶交联技术和酶分解技术。酶交联技术通过催化蛋白质内部或分子间形成共价键而发生交联反应,改变蛋白质空间结构,从而引起致敏性变化,目前可用的酶有:谷氨酰胺转氨酶、多酚氧化酶、过氧化物酶等。
 
  辐照处理法
 
  利用植物多酚与花生致敏蛋白相互作用是解决花生过敏的一项新途径,已有文献报道植物多酚与花生致敏蛋白相互作用可以降低花生蛋白致敏性。例如蔓越莓多酚和蓝莓多酚与花生蛋白形成复合物后,在体外实验中能降低花生蛋白与花生特异性IgE的结合能力;人类临床I期实验证明多酚配方能降低过敏反应中的嗜碱性细胞数量。
 
  3、植物多酚与花生致敏蛋白的相互作用
 
  相互作用力类型
 
  植物多酚与花生致敏蛋白的相互作用力类型包括共价作用力(如经多酚氧化、亲核加成等形成)和非共价作用力(氢键、范德华力、疏水相互作用、静电相互作用等)。对蔓越莓和蓝莓果渣多酚与花生蛋白形成的复合物进行多酚提取鉴定,发现多酚以游离、共价结合和非共价结合3 种形式存在,且游离多酚含量最高,共价结合多酚含量最低。
 
  结合位点
 
  研究发现,蛋白质侧链的氨基酸残基处也可能是多酚与致敏蛋白的结合位点之一。多酚氧化产物醌类是高活性的亲电中间体,易被氨基酸侧链中的亲核位点攻击进而发生亲核加成反应,半胱氨酸、蛋氨酸、色氨酸等氨基酸残基上常具有亲核位点。
 
  结合特征与构象变化
 
  表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)和花生致敏蛋白Ara h 2、Ara h 6的结合亲和力、结合常数和结合位点的数目与EGCG和其他球蛋白结合时相似,结合后Ara h 2和Ara h 6均出现相似变化,即α-螺旋含量减少,β-折叠与β-转角含量增加。
 
  影响因素
 
  影响蛋白和多酚相互作用的常见因素包括温度、pH值、多酚和蛋白的类型及浓度等。温度和pH值可能通过影响反应速率、反应物活性、反应物所带电荷数等影响植物多酚与花生蛋白的相互作用,多酚和蛋白的类型及浓度产生的影响可能在于多酚、花生致敏蛋白本身结构特征的差异,如某种基团的数目和所含特征化学键等,但目前在植物多酚与花生致敏蛋白相互作用研究中鲜有系统考虑以上因素。
 
  4、植物多酚降低花生蛋白致敏性的潜在机理
 
  单独植物多酚对过敏反应的干扰作用
 
  单独植物多酚可以通过抑制化学介质释放和抑制肥大细胞、嗜碱性细胞或T细胞产生细胞因子、信号转导和基因表达从而干扰过敏反应。绿茶中的EGCG及其甲基化衍生物(-)-表没食子儿茶素-3-O-(3-O-甲基)没食子酸酯((-)-epigallocatechin-3-O-(3-O-methyl)-gallate,EGCG3’’Me)可通过抑制人外周血嗜碱性白细胞KU812中的Fc?RI受体表达从而减弱过敏反应。
 
  植物多酚与花生致敏蛋白形成复合物导致后者结构改变,间接调节过敏反应
 
  花生致敏蛋白和植物多酚结合可以引起其构象变化,进而改变抗原表位结构特性,最终影响抗原结合能力,改变蛋白致敏性。花生致敏蛋白Ara h 2、Ara h 6和EGCG结合后致敏性降低,蛋白螺旋结构含量减少,β-折叠及无规卷曲含量增加,结构稳定性下降。
 
  结 语
 
  未来的研究方向可能包括:1)深入探讨植物多酚脱敏作用机理,关注相关信号的基因表达等;2)探究致敏蛋白和植物多酚的相互作用如作用力类型、结合常数、结合位点等,找到致敏蛋白中决定脱敏作用的结构变化;3)关注不同多酚组合类型的脱敏效果;4)关注植物多酚在胃肠道消化过程中对消化酶及肠道菌群的作用;5)关注其他食物基质对花生致敏蛋白的影响。
 
 
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