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炎症是机体对致炎因子刺激产生的防御作用,但长期过度的炎症反应会影响机体正常代谢过程,如类风湿性关节炎、炎性肠病、动脉粥样硬化、脑卒中、糖尿病和肿瘤等。因此,抑制机体过度的炎症反应对于预防和控制这些疾病的发生发展具有重要意义。正常状态下,细胞或机体内的促炎因子与抗炎因子之间维持着动态平衡。而LPS刺激巨噬细胞活化后,这种平衡被打破,一方面引起促炎因子长期高度表达导致组织或器官损伤,另一方面促炎因子大量释放的同时,短期内机体会合成和分泌一定的抗炎因子进行防御。其中促炎因子主要包括NO、iNOS、COX-2、TNF-α、IL-6、ROS等,这些参与调控机体炎症发生发展过程的炎症介质的含量,可以间接地反映出炎症反应的程度。IL-6是一种多功能细胞因子,在炎症性疾病中升高,还会诱导多种具有抗炎特性的因子表达,包括IL-10、IL-1R拮抗剂等。炎症介质和细胞因子的过度释放会导致器官损伤以及慢性疾病。
鲟鱼是一种古老且濒危的商业化水产养殖品种,具有很高的经济和生态价值。以往的研究已经报道了源自鲟鱼的生物活性肽的抗氧化和低温保护作用。研究认为,鲟鱼蛋白水解物具有适当的氨基酸含量和良好的理化性质。目前,除鲟鱼鱼子酱广泛食用外,综合利用率和附加值普遍很低,为了更好地利用鲟鱼的副产品,尤其是其肌肉,其具有最佳的膳食蛋白质和必需氨基酸,然而对其肌肉肽的生物活性的研究却非常有限。因此,江苏大学的RuichangGao、LiYuan等在本研究中旨在确定鲟鱼肌肉肽对LPS诱导的RAW.7细胞潜在的抗炎作用及其机制。
鲟鱼酶水解物的抗炎活性采用5种蛋白酶(Alcalase、木瓜蛋白酶、Neutrase、胃蛋白酶、胰蛋白酶)对鲟鱼肌肉蛋白进行水解。随后,如图1A所示,当RAW.7细胞与浓度为0.、0.25、0.5和1.0mg/mL的5种酶水解物孵育时,与对照组相比,经所有酶水解物处理的细胞活力明显提高。然而,TH处理浓度为2.0mg/mL时,细胞活力下降到91%。此外,5种酶水解物在浓度为0.5mg/mL时表现出最高的细胞活力。因此,在随后的研究中选择0.5mg/mL作为抗炎活性的浓度。图1B显示,与未刺激组相比,LPS处理的细胞中NO的产生量明显增加,而在0.5mg/mL酶水解物预孵化下,NO的产生量明显减少。
A.细胞活力;B.LPS刺激RAW.7细胞产生NO。
图1鲟鱼肌肉酶水解物对细胞活力的影响
抗炎肽的纯化过程如图2A,2B所示,用LPS单独处理RAW.h,NO和IL-1β的分泌分别显著增加7.76倍和9.22倍。<3kDa的肽部分显示出最强的抗炎活性。因此用SephadexG-15凝胶过滤色谱法进一步分离<3kDa的部分。根据分子量的不同(图3A)观察到3个吸收峰(1、2、3;MW:F1>F2>F3)。F2的抗炎活性比其他组分更强(图3B,3C)。与LPS组相比,F2对NO、TNF-α、IL-1β和IL-6的释放量明显降低。F2的预处理对促炎细胞因子的降低呈剂量依赖性(图4A~4D)。纯化后,F2中Phe、Tyr和Glu的含量分别增加到(19.35±0.07)%、(15.39±0.13)%和(11.84±0.11)%。此外,与PeH(37.49%)相比,F2中的疏水氨基酸含量(57.35%)明显增加。
A.NO的产生;B.IL-1β水平。
图2PeH超滤组分对LPS刺激的RAW.7细胞抗炎活性的影响
A.SephadexG-15分离的<3kDa肽部分的色谱图;B.NO的产生;C.IL-1β水平。
图3从PeH中纯化抗炎肽
A.NO的产生;B.IL-1β水平;C.IL-6水平;D.TNF-α水平。
图4F2组分对LPS刺激的RAW.7细胞中促炎细胞因子产生的影响
F2的抗炎机制用F2预处理后,ERK1/2、JNK和p38磷酸化水平与LPS组相比分别显著降低(P<0.01)(图5A)。此外,用0.5mg/mLF2预处理可显著抑制细胞质中IκBα的磷酸化和降解(P<0.01)。同时,LPS使细胞核中p65的表达量增加,F2预处理后情况显著减少(图5B)。结果表明,F2的抗炎作用至少部分归因于MAPK信号通路对IκBα磷酸化和p65核转位的抑制。
A.蛋白质印迹法测定p-ERK、ERK、p-JNK、JNK、p-p38和p38的水平;B.蛋白质印迹法分析RAW.7细胞的胞质和核提取物中NF-κBp65、IκBα的含量。
图5F2组分对RAW.7细胞中LPS刺激的MAPKs和NF-κB蛋白的影响
本研究结果表明,鲟鱼肽通过下调LPS刺激的RAW.7巨噬细胞的MAPK和NF-κB途径发挥抗炎作用。鲟鱼肌肉水解物作为一种丰富的抗炎食品成分,应用前景广阔。然而需要进一步探索其水解物中的特异性活性肽序列,同时,有必要进一步研究评估这种抑制特性是否也会影响其他炎症因子和趋化因子的分泌,还需要进一步对鲟鱼肽进行体内研究,以明确目前研究的意义。
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